Compostarea Deseurilor Menajere

[NUME_REDACTAT] Cișmaru, [NUME_REDACTAT] – Gestiunea deșeurilor solide, [NUME_REDACTAT] Iași, 2004;

[NUME_REDACTAT], Claudia M. Simonescu- Depozitarea, tratarea și recilarea deșeurilor și materialeloe recuperabile, [NUME_REDACTAT] Rom, București, 2006;

Deveir, S., Witter, E., Mårtensson, A., Turner, A., Bååth, E. 1997. Where's the limit? Changes in themicrobiological properties of agricultural soils at low levels of metal contamination. [NUME_REDACTAT].Biochem.

Lucian, P, Georgescu, Manual de contaminare a solului si tehnologii de remediere, [NUME_REDACTAT], Bucuresti, 2006;

[NUME_REDACTAT] & Wilkins company, Principles of [NUME_REDACTAT], 2nd edition, 1932;

*** Agenția pentru protecția mediului Vâlcea, http://apmvl.anpm.ro/, accesat la data de 25 mai 2012;

***[NUME_REDACTAT] de [NUME_REDACTAT] ,http://www.valcea.insse.ro/main.php, accesat la data de 20. Mai 2012;

***[NUME_REDACTAT] de Gestionare a [NUME_REDACTAT], http://www.cjvalcea.ro/prog/Planul_judetean_de_gestionare_a_deseurilor.pdf , accesat la data de 22.mai 2012;

***Afacerist, http://www.afacerist.ro/oferim/biocontainere_de_compost_400_l_147150.html?poza=49450 , accesat la data de 30.iunie.2012;

*** Regia autonomă Județeană de Drumuri și poduri Vâlcea,http://www.rajdp.ro/, accesat la data de 28 mai 2012;

***[NUME_REDACTAT], http://feroflor.com/servicii-centru-de-colectare-Sighisoara.html, accesat la data de 15 iunie 2012;

***ROMCONSORT, http://www.concasor-statiesortare.ro/produse/benzi-transportoare.htm accesat la data de 30. Iunie 2012 ;

***Self trust, http://www.selftrust.ro/consumabile-industriale/Referinte/produsenonalimentare/statie_sortare_deseuri/, accesat la data de 23. Mai 2012;

*** http://www.icpa.ro/Coduri/Compostarea.pdf

*** http://www.scribd.com/doc/75566635/32/Caracteristicile-biologice-ale-compostului.

*** Prospecte, broșuri, standarde de firmă privind gestionarea deșeurilor și producerea biogazului.

CUPRINS

REZUMAT

ABSTRACT

1.INTRODUCERE

2.FUNDAMENTE TEORETICE

2.1. Compostarea deșeurilor menajere

2.1.1. Principii biologice

2.1.2.Compostarea aerobă și anaerobă

2.2. Tipuri de deșeuri compostabile

2.3.Compoziția compostului

2.4.Procedee de compostare

2.5. Instalații de compostare

2.6. Probleme legate de implementarea facilităților de compostare

2.7. Date generale despre județul Vâlcea

3. PROIECTAREA UNEI STAȚII DE COMPOSTARE PENTRU ZONA VIZATĂ

3.1.Necesitatea și oportunitatea realizării unei stații de compostare a deșeurilor biodegradabile

3.2.Date de intrare

3.3. Descrierea componentelor si fluxul tehnologic în cadrul stației de compostare proiectate

3.3.1 Alegerea amplasamentului

3.3.2 Componentele stației de compostare deschise (echipamente și instalații)

3.3.3. Descrierea echipamentelor și dotărilor auxiliare unei stații de compostare

3.4.Dimensionarea unor elemente ale stației de compostare

3.4.1.Spațiul de depozitare temporară

3.4.2. Banda de sortare

3.4.3. Calculul vitezei benzii și prelucrare a deșeurilor biodegradabile

3.4.4. Spațiul de compostare

3.4.5. Dimensionarea instalației de asigurare a umiditățiii în stogurile de compostare

3.4.6.Dimensionarea utilajului pentru aerarea compostului

3.5.Prezentarea metodei de compostare

3.6. Stocarea compostului

3.7.Valorificarea compostului.

4. CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

Bibliografie

CUPRINS

REZUMAT

ABSTRACT

1.INTRODUCERE

2.FUNDAMENTE TEORETICE

2.1. Compostarea deșeurilor menajere

2.1.1. Principii biologice

2.1.2.Compostarea aerobă și anaerobă

2.2. Tipuri de deșeuri compostabile

2.3.Compoziția compostului

2.4.Procedee de compostare

2.5. Instalații de compostare

2.6. Probleme legate de implementarea facilităților de compostare

2.7. Date generale despre județul Vâlcea

3. PROIECTAREA UNEI STAȚII DE COMPOSTARE PENTRU ZONA VIZATĂ

3.1.Necesitatea și oportunitatea realizării unei stații de compostare a deșeurilor biodegradabile

3.2.Date de intrare

3.3. Descrierea componentelor si fluxul tehnologic în cadrul stației de compostare proiectate

3.3.1 Alegerea amplasamentului

3.3.2 Componentele stației de compostare deschise (echipamente și instalații)

3.3.3. Descrierea echipamentelor și dotărilor auxiliare unei stații de compostare

3.4.Dimensionarea unor elemente ale stației de compostare

3.4.1.Spațiul de depozitare temporară

3.4.2. Banda de sortare

3.4.3. Calculul vitezei benzii și prelucrare a deșeurilor biodegradabile

3.4.4. Spațiul de compostare

3.4.5. Dimensionarea instalației de asigurare a umiditățiii în stogurile de compostare

3.4.6.Dimensionarea utilajului pentru aerarea compostului

3.5.Prezentarea metodei de compostare

3.6. Stocarea compostului

3.7.Valorificarea compostului.

4. CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

Bibliografie

REZUMAT

Proiectul de diplomă prezintă considerații generale și de proiectare pentru un sistem de gestionare a deșeurilor și o stație de compostare pentru a deșeurilor menajere biodegradabile care să deservească o zonă o populație de 30000 de locuitori din județul Vâlcea.

[NUME_REDACTAT] se prezintă unele considerații privind necesitatea introducerii unor elemente de agricultură ecologică, care să readucă în circuitul valoric și deșeurile rezultate, prin operații precum compostarea.

În capitolul 2 sunt prezentate fundamente teoretice privind compostarea deșeurilor menajere, tipurile de deșeuri compostabile și compoziția compostului, procedee și instalații de compostare folosite în prezent, dar și unele date generale despre județul Vâlcea.

Capitolul 3 prezintă modul de concepere și dimensionare a unei stații de compostare pentru o zonă o populație de 30000 de locuitori din județul Vâlcea. În prima parte a capitolului este descrisă necesitatea și oportunitatea realizării stației, iar după aceea se prezintă datele de intrare necesare pentru proiectarea stației, calcularea cantităților de deșeuri generate și dimensionarea sistemului de colectare și transport. Sunt descrise apoi componentele și fluxul tehnologic din stația de compostare proiectată.

Partea de proiectare propriu-zisă a stației cuprinde dimensionarea unor componente cum ar fi spațiul de depozitare temporară, banda de sortare, spațiul de compostare, instalația de asigurare a umidității și utilajul folosit pentru aerarea compostului. Sunt evidențiate de asemenea elemente privind metoda de compostare, stocarea și valorificarea compostului.

În finalul lucrării sunt prezentate concluziile și contribuțiile personale ale autoarei.

ABSTRACT

The diploma project presents general and design considerations regarding a waste management system and a composting plant for biodegradable household wastes for an area with a population of 30000 inhabitants from Vâlcea county.

In the Introduction there are presented some considerations about the need to introduce elements of ecological agriculture, which would bring back into the value cycle the waste through operations such as composting.

Chapter 2 contains theoretical fundaments concerning the composting of household wastes, the types of compostable wastes and the compost composition, procedures and installations for composting currently in use, but also general date about Vâlcea county.

Chapter 3 presents the conception and dimensioning of a composting plant wastes for an area with a population of 30000 inhabitants from Vâlcea county. In the first part of the chapter, there is described the need and opportunity to realise the plant and after that there are presented input data for designing the plant, the calculation of the amounts of waste generated and the dimensioning of the collection and transport system. There are also described the components and the technological flow within the composting plant.

The part related to the design comprises the dimensioning of components such as the temporarz storage area, the sorting conveyor, the composting area, the installation for the humidification installation and the equipment used for mixing the compost. Also there are emphasised elements about the composting method, the storage and valorisation of the compost.

At the end of the project there are presented conclusions and the personal contributions of the author.

1.INTRODUCERE

Pe plan mondial, în ultimii ani, s-a dezvoltat o agricultură ecologică prin eliminarea utilizării îngrășămintelor sintetice și a pesticidelor. În scopul creșterii fertilității solului se folosesc din ce în ce mai mult ingrășăminte naturale, biodegradabile. Prin utilizarea compostului obținut din deșeuri biodegaradabile, deșeuri provenite din arealele agricole și silvice, precum și din industria de prelucrare a lemnului, se produce fertilizarea solului, care reprezintă capacitatea sa naturală de a-și echilibra procesele care stau la baza formării complexului organo-mineral, cu cele de echilibrare a substanțelor nutritive pentru învelișul vegetal. Utilizarea compostului ecologic vegetal asigură, de asemenea, conservarea, protecția și ameliorarea/reabilitarea terenurilor degradate sau slab productive, prin introducerea în sol a materiei organice naturale, având drept consecință creșterea sau menținerea cantității și calității humusului, în concordanță cu principiile dezvoltării unei agriculturi durabile.

În același timp, respectarea normelor ecologice și de procesare a deșeurilor (Directiva europeană 96/2001/CE), realizarea de produse ecologice pentru o alimentație sănătoasă a populației, în conformitate cu cerințele stipulate în standardele române, devin deziderate deosebit de stringente și pentru țara noastră și, deci, se întrevede o dezvoltare vertiginoasă a producției de compost, pentru care, la noi în țară, atât tehnologiile, cât și utilajele și echipamentele necesare procesării acestuia, lipsesc, fiind puțin cunoscute agricultorilor. Pentru a avea o alimentație sănătoasă a populației, Romania trebuie să se alinieze la cerințele [NUME_REDACTAT], stipulate, deja, în standardele române, privind eliminarea utilizării îngrășămintelor chimice în agricultură. Standardele de mediu ale [NUME_REDACTAT], precum și îndeplinirea angajamentelor asumate de România în procesul de negociere a acquis-ului comunitar, odată cu intrarea țării noastre în UE, impun alinierea la cerințele ecologice care reclamă eliminarea totală a deșeurilor de orice fel.

După cum se știe, în conformitate cu HG 2293/2004, privind gestionarea deșeurilor rezultate în urma procesului de obținere a materialelor lemnoase, sunt definite ca deșeuri lemnoase: „resturile de exploatare…, coaja, rumegușul, talașul, așchiile, marginile și altele asemenea, rezultate în urma exploatării și/sau prelucrării lemnului…”, inclusiv crengile și masa foioasă rămasă în urma tăierilor și curățirii copacilor.

Conform aceluiași act normativ, deșeurile trebuie gestionate, pentru a parcurge întreg fluxul de procesare, acest lucru însemnând „colectarea, transportul, valorificarea și eliminarea deșeurilor lemnoase…”

Desigur, pentru realizarea acestor operații, care compun fluxul tehnologic de obținere a compostului ecologic vegetal, este necesară dezvoltarea unei infrastructuri corespunzătoare, respectiv crearea unei game de utilaje și echipamente potrivite, care să formeze un nou sistem de mașini pentru obținerea compostului ecologic vegetal.

Orientarea spre prelucrarea și reciclarea deșeurilor silvice, lemnoase în general, rezultate la toaletarea aleilor, parcurilor și arealelor silvice, compuse din crengi, ramuri și tulpini, fără valoare forestieră, presupune, mai întâi, fragmentarea și mărunțirea acestora cu utilaje speciale, bazate pe mori de tocat deșeuri din lemn, cu puteri mijlocii și mari, precum și echipamente de preparare a compostului în timpul fazei de fermentare a acetuia.

Scopul acestui proiect este de a prezenta o stație de compostare a deșeurilor biodegradabile menajere pentru a reduce poluarea, mirosurile urâte din locurile special amenajate pentru deșeurile biodegradabile, reducerea riscurilor de îmbolnăviri datorită bacteriilor și diferiților germeni care se dezvoltă datorita căldurii, deoarece localitățile de acest gen sunt numeroase, iar rata de valorificare a deșeurilor în România ar fi îmbunătățită vizibil.

Obiectivele proiectului sunt:

Crearea unui sistem care să reducă impactul negativ al deșeurilor asupra mediului;

Reducerea cantității de deșeuri eliminate prin depozitare;

Creșterea eficientei de tratare a deșeurilor prin diferite metode deja cunoscute, prin reducerea timpului și energiei necesare pentru prelucrarea dinaintea activității de reciclare propriu-zisă;

Prezentarea de soluții pentru reducerea costurilor de tratare și eliminare a deșeurilor.

În urma realizării stației de compostare a deșeurilor biodegradabile este de așteptat ca activitatea de gestionare a deșeurilor din localitatea respectivă sa se îmbunătățească din punctul de vedere al eficienței de procesare și din punctul de vedere al dezvoltării durabile, folosind materialele recuperate ca materie prima sau auxiliara în realizarea unor produse noi, ceea ce duce și la o posibilă creștere economica susținută a regiunii care beneficiază de serviciile oferite de stația de sortare și tratare proiectată.

2.FUNDAMENTE TEORETICE

2.1. Compostarea deșeurilor menajere

2.1.1. Principii biologice

Cerințe de nutriție ale microorganismelor

Sursele de energie pentru ca un organism să se reproducă și să funcționeze corespunzător sunt reprezentate de carbon (necesar pentru sinteza noilor țesuturi celulare) și nutrienți reprezentanșți de elementele anorganice (azot, fosfor, sulf, potasiu, calciu și magneziu), cât și organice.[2]

Sursele ce carbon sunt carbonul organic și CO2. Organismele care folosesc carbonul organic pentru formare țesutului celular se numesc heterotrofe, iar cele care îl iau din CO2 se numesc autotrofe. Conversia carbonul din CO2 în carbon din componența țesutului este un proces reductiv, care implică un input de energie iar pentru sinteza celulară organismele autotrofe cheltuie mai mult din energia lor decât cele heterotrofe.[2]

Energia necesară pentru sinteza celulară poate fi asigurată de către lumină sau prin reacții de oxidare chimcă. Organismele care folosesc lumina ca sursă de energie se numesc fototrofe și pot fi heterotrofe (anumite bacterii sulfuroase) sau autotrofe (alge și bacterii fotosintetice). Cele ce folosesc oxidare chimică se numesc chemotofe, care pot fi și ele heterotrofe (protozoare, fungi, majoritate bacteriilor) fie autotrofe (bacerii nitrificatoare). Chemoautotrofele obțin energia din oxidarea compușilor anorganici reduși ca: amonuac, nitriți și sulfuri, iar chemoheterotrofele din oxidarea compușilor organici. [2]

Clasificarea mocroorganismelor în raport cu sursa de energie și carbonul celular este dată în tabelul 2-1. [2]

Cerințele de nutriție și factorul de creștere

Nutrienți anorganici necesari pentru microorganisme sunt : N, S, P, K, Mg, Ca, Fe, Na, Cl și de mai mică importanță : Zn, Mn, Se, Co, Cu, Ni și tungsten W. Unele microorganisme au nevoie și de nurtienți organici numiți factori de creștere, care sunt amestecuri cerute de organisme cerute ca precusoare sau constituenți ai materialului organic celular și care nu pot fi sintetizate din alte surse de carbon.[2]

Tabel 2-1 Clasificarea generală a microorganismelor în raport cu sursa de energie și carbon [2]

Deși cerințele față de factorii de creștere diferă de la un organism la altul, cei mai importanți sunt: aminoacizii, pirinele, pirimidele și vitaminele.

Nutriția microbiană în procese de conversie biologică.

Obiectivul major în multe procese bilogice este convesia materiei organice din deșeuri într-un produs final stabil. În acest scop, organismele chemoheterotrofe sunt de primă importanță pentu că folosesc compuși organici ca sursă de energie și carbon. Fracția organică a deșeurilor solide municipale conține cantități adecvate de nutrienți (organici și anorganici) care asigură conversia biologică a deșeurilor. Unele deșeuri, însă care provin de la unități comerciale nu au suficiente cantitați de nutrienți și necesită o adaugare de nutrinți pentru a asigura o dezvoltare mai bună a bacteriilor și degradare corespunzătoare a deșeurilor organice. [2]

Tipuri de metabolisme microbiene

În raport cu tipul de metabolism și cerința de oxigen molecular, organismele chemoheterotrofe se împart în [2]:

organisme cu metabilosm respirator. Acestea generează energie prin transportul de electroni mediat de enzime de la un donator de electroni la un acceptor de electroni extrem (cum e de ex. oxigenul)

organisme cu metabolim fermentator. Acestea nu presupun participarea unui acceptor de electroni extern. Fermantația este mai puțin eficientă din punct de vedere al producției de energie decât respitația și, în consecință, organismele heterotrofe care sunt strict fermentative sunt caracterizate prin rate de creștere mai scăzut decât cele heterotrofe cu metabolism respitator.

Atunci când oxigenul molecular este folosit ca acceptor de electroni în metabolismul respirator, procesul este numit respirație aerobică. Cele care sunt dependente de acest mecanism sunt denumite obligatoriu aerobice. În absența oxigenului molecular și compușii anorganici de oxidare ca nitrații și sulfații pot fi acceptori de electroni pentru unele organisme cu respirație. [2]

Organismele care generează energie prin fermentație și care există numai în mediul lipsit de oxigen sunt obligat anaerobe, iar cele care pot să se dezvolte atât în prezența, ca și în absența oxigenului molecular, sunt facultativ anaerobe. Din aceastea, cele care au metabolism fermentativ strict, dar sunt relativ insensibile la prezența oxigenului molecular sunt denumite anaerobe aerotolerante. [2]

Mecanismele de primă importanță pentru conversia biologică a fracției organice a deșeurilor solide sunt prezentate de bacterii, fungi, drojdii și actemicete.

Condițiile de mediu necesare activitații microorganismelor

Au mare importanță pentru supraviețuire și dezvoltare. Condițiile optime se referă la un interval mic al temperaturii și al valorilor pH-ului, deși microorganismele pot supraviețui în limite mult mai largi.

În funcție de intervalul de temperatură în care se dezvoltă cel mai bine, bacteriile se împart în psihrofile ( interval (-10)0÷300, optima fiind 150C), mezofile (interval 200-250C, optima fiind 350C) și termofile (în interval 450-750C și optima fiind 550 C). pH-ul poate varia între 6-9, activitatea optimă fiind între 6,7÷7,5. [2]

Umiditatea este un alt factor de mediu, esențial pentru microorganisme. În procesele de compostare, umiditatea deșeurilor organice trebuie cunoscută și reglată, în multe cazuri fiind nevoie de adăugare de apă în anumite perioade, pentru a obține o activitate bacteriană optimă. De asemenea, conversia biologică a deșeurilor organice necesită și condiția ca sistemul biologic să fie în stare de echilibru dinamic; pentru acestea, în mediul respectiv nu trebuie să existe metale grele, amoniac, sulfuri și alți constituenți toxici, în concentrații capabile să inhibe activitarea microorganismelor.[2]

2.1.2.Compostarea aerobă și anaerobă

Compostarea aerobă

Fracțiunea organică a a deșeurilor solide municipale este compusă din proteine, aminoacizi, lipide, hidrați de carbon, celuloză, lignină și cenușă. Dacă sunt supuse descompunerii microbiologice aerobe, produsele finale care rămân în urma activitații microbilogice constituie un material denumit compost. [2]

Procesul poate fi descris de ecuația [2]:

Materie organică+O2+nutrienți bacterii celule noi+ materie organică rezistentă (la descompunere)+ CO2+H2O+SO42-+…+căldură

Din această ecuație, se observă ca noile celule produse devin parte a biomasei active implicată în conversia materiei organice iar cele care în cele din urmă mor, devin o partea a compostului.

Obiectivele generale ale compostării sunt [2]:

de a transforma materialele organice biodegradabile într-un material stabil din punct de vedere biologic, reducandu-se astfel și volumul inițial al deșeurilor;

de a distruge patogenii, ouăle de insecte și alte organisme nedorite, ca și semințele de buruieni existente în deșeuri;

de a reține cantitatea maximă de elemente nutritive (în special azot, fosfor și potasiu);

de a obține un produs care poate fi folosit pentru creșterea plantelor și ca amendament al solului.

Caracteristicile fizice și chimice ale comopostului variază în funcție de natura materialului inițial, condițiile în care se efectuează compostarea și gradul de descompunere. Compostul are câteva proprietăți care-l disting de alte materiale organice: culoarea brună – brună inchisă, raportul C/N este redus, își modifică caracteristicile în timp datorită activitații microorganismelor, are o capacitate mare de schimb cationic și de absorbție a apei.

Ca amendament pentru soluri, compostul poate asigura o textură mai favorabilă pentru solurile grele, îmbunătățește textura solurilor nisipoase, mărește capacitatea de reținere a apei a multor soluri. [2]

[2]Tehnici de compostare

Metodele principale de compostare se clasifică în statice și dinamice. La cele dinamice, materialul de compostare este agitat periodic pentru a introduce oxigen, a controla temperatura și a amesteca materialul în vederea obținerii unui produs cât mai uniform. [2]

Dintre metodele statice, cele mai comune sunt: în halde și respectiv în grămezi.

Compostarea în halde

Este una din cele mai vechi metode. În forma cea mai simplă, un sistem de compostare în halde se realizează prin așezarea materialului compostabil în halde de 2,5÷3 m înălțime și 6÷7,5 m lățime la bază. [2]

În figura 2-1 este prezentată compostarea în halde. [2]

Figura 2-1. Compostarea în halde [2]

Un sistem minimal ar putea folosi un încărcător frontal cu cupă pentru a aerisi materialul o dată pe an, în acest caz fiind necesar un timp de 3÷5 ani pentru realizarea mineralizarii complete. Dezavantaje : mirosuri, pentru că procesul este parțial anaerob (în condițiile unei aerări insuficiente).

În sistemul de compostare cu halde cu remaniere (răscolire) de intensitate mare se folosesc halde cu o secțiune transversală mai redusă, de obicei 1,8÷2 m înălțime și 4÷5 m lățime. Dimensiunile haldelor sunt în funcție de tipul de echipament care va fi pentru remanierea deșeurilor. Înainte de așezarea în halde, materialul este mărunțit și cernut iar umiditatea este reglată la 50÷60%. Sistemul cu remaniere cu intensitate mare presupune două operații. Totuși , în timpul efectuării acestor operații se produc mirosuri puternice. În acest procedeu, compostarea completă este realizată în 3÷4 săptămâni, iar după această perioadă se mai lasă 3÷4 săptămâni pentru maturare, timp în care materialele organice nedescompuse vor fi reduse de fungi și actinomicete. [2]

Compostarea în gospodării (pentru volume mici de deșeuri)

Deșeurile care se introduc în proces sunt: gazon cosit, frunze, buruieni, flori, crenguțe, dejecții de la cai si vaci, resturi de legume și fructe. Nu se compostează carne, oase, produse lactate, mâncăruri cu grăsimi, plate (otrăvitoare, bolnave sau stropite ce pesticide) sau plante lemnoase și nici deșeuri de la câini și pisici. [2]

Compostul se poate pregăti într-o ladă șezată pe un suport de lemn sau blocuri de beton sau într-un recipient special (figura 2.2) pentru compost (din tablă, plasitc, lemn peravăzut cu capac, ușă laterală pentru scoaterea (extragerea) materialului fermentat și orificii în placa de fund necesare pentru aerare). Capacul este necesar pentru a prevenii răspandirea mirosurilor, dăunătorilor, germenilor patogeni.

Figură 2-2 recipient pentru producerea compostului în gospodării.[7]

Tehnologia procesului [2]:

se amplasează lada sau recipientul într-un loc umbrit.

se amestecă materialele uscate bogate în carbon (iarbă, frunze, fân ace de pin și rumeguș) cu materialele verzi, bogate în azot, cum sunt resursele vegetale de la bucătărie, iarbă cosită recent și dejecții de animale. Amestecul acestor doua categorii de materiale se face în proporții aproximativ egale. Apa de adaugă atunci când este nevoie, astfel ca materialul să fie reavăz (jilav) dar nu să mustească. După câteva zile, mijlocul recipientului devine fierbinte și degajă aburi, semn că procesul evoluează mormal.

se va uda și materialul în fiecare săptămână, pentru ca tot materialul să fie expus la temperatura ridicată din zona centrală a recipientului.

Dacă se vor respecta proprietățile de materiale verzi și uscate, cantitatea corectă de apă, amestecarea adecvată și se mențin termperaturile ridicate (o condiție este să se evite perioadele cu temperaturi exterioare scăzute), compostul se obține în mai puțin de o lună de zile. De obicei procesul durează însă cateva luni. Compostul este gata atunci când are o culoare brună, consistența normală, sfărimocios și are un miros plăcut de pământ. Înainte de utilizare este bine să fie trecut printr-un ciur. [2]

Problemele care pot surveni în timpul compostării, cauzele și soluțiile de remediere sunt redate în tabelul 2-2. [2]

Tabelul 2-2. Probleme care pot interveni în timpul compostării în gospodării[2]

În unele orașe din SUA pentru compostare se folosesc viermi roșii (red wiggler worms) care sunt deosebiți de râmele de grădină și care sunt utili în special pentru transformarea resturilor alimetare. Cultura lor se poate face și în gospodărie. Pentru aceasta, într-un vas de material plastic se practică găuri în fund, se așează pe fund muschi de tirbă ori ziare mărunțite ca așternut pentru viermi, se introduc ¼ kg de viermi. Se hrănesc cu hrană specială cca. o săptămâna apoi se începe hrănirea cu resturi alimentare. Viermii trebuie separați la câteva luni. [2]

Compostarea în grămezi statice aerate

Conceput inițial pentru compostarea aerobă a nămolului din ape uzate, procesul tehnologic poate fi folosit pentru a composta o varietate largă de deșeuri organice, inclusiv cele provenite din grădini sau deșeuri solide menajere siortate. Procesul (figura 2-3) constă dintr-un sistem de aerare peste care este așezată fracția organică în grămezi. [2]

Figura 2-3 compostarea în stoguri fixe.[2]

Înălțimea grămezilor este de 2÷2,5 m. De obicei deșeurile menajere de procesat se învelesc cu un strat de compost trecut prin ciur (pentru izolare și controlul mirosurilor). Siemul de aerare este prevăzut cu un ventilator (exhaustor) racordat la o rețea de conducte corugate, din plastic. Acestea asigră necesarul de aer pentru conversia biologică și totodată controlează temperatura în interiorul grămezii. Compostarea durează pe o perioadă de 3-4 săptămâni, după care materialul este lăsat pentru stabilizare pe durata a 4 sătptămâni sau mai mult. După aceasta, se face mărunțirea și trecerea prin ciur a compostului ca să se asigure o calitate mai bună. [2]

În unele amenajări noi, toate părțile importante ale sistemului sunt acoperite sau sunt amplasate în spații închise (cu atmosferă controlată) , pentru a înbunătații procesul și a controla mirosurile.

Compostarea în recipienți

Se face în containere închise sau în recipienți, ca: cilindri verticali, tancuri orizontale, rectangulare sau circulare. [2]

Aceste sisteme sunt de 2 categorii :

fără amenstecare;

cu amestecare.

În sistemele de tip „fără amestecare” relațiile între particule în masa compostabilă rămân aceleași în tot timpul procesului încât sistemul operează pe princippiul „primul intrat, primul ieșit” (fig a,b) (figura 2-4)

În sistemul de tip „cu amestec” materialul de composte este amestecat mecanic pe durata procesului (fig c,d) (figura 2-4).

.

Figura 2-4 Sisteme de tip „cu amestec” și „fără amestec”.[2]

Sistemele mecanice sunt proiectate pentru a minimiza mirosurile și durata procesului prin controlul parametrilor procesului ca : debitul de aer, temperatura, concentrația de oxigen. [2]

Avantajele sistemului de compostare în recipienți sunt: controlul mirosurilor, rapiditate de compostare, cheltuieli de manoperă mai reduse, cerințe de suprafețe necesare mai mici. Timpul de rămânere a deșeurilor în acest sistem (perioada de exploatare activă) variază de la 1-2 săptămâni, însă aproape toate sisteme au nevoie de 4-12 săptămâni pentru maturizarea compostului, după perioada activă de compostare. [2]

Compostarea anaerobă (fermentarea)

Descompunerea anaerobă este procesul de degradare a materiei organice din deșeuri de către populațiile de microorganisme care trăiesc în medii lipsite de oxigen. În cazul în care materia organică se descompune în mediu anaerob bacteriile produc un amestec de metan și dioxid de carbon în stare gazoasă. Prin descompunerea anaerobă are loc tratarea deșeurilor prin transformarea materiei organice în dioxid de carbon și metan sub formă gazosă. Acest amestec gazos se numește biogaz. Biogazul se poate utiliza la producerea de energie elctrică și căldură. Utilizarea recomadată a biogazului obținit prin digerarea anaerobă a nămolului din agricultură și a fracțiunii organice din deșurile municipale soide este ca și carburant pentru vehicule. [1]

Prin transformarea subtanțelor solide în biogaz rezultă o cantitate foarte mică de component care trebuie depozitată. În timpul procesului de tratare anaerobă compușii organici cu azot sunt trasformați în amoniac, compuși cu sulf la hidrogen sulfurat, compuși cu fosfor la ortofosfați, iar calciul, magneziul și sodiul la diverse săruri. Printr-o realizare în condiții optime a procesului de descompunere anaerobă constituienți anorganici ai deșeurilor sunt transformați într-un numar mare de produși utili. Produși finali ai procesului de descompunere anaerobă sunt: gazul metan (metanul) pentru producerea energiei, căldura rezultată din producerea energiei, un nămol organic bogat în nutrienți (compost) și alți produși anorganici utilizați pe piață. [1]

Factorii care influențează procesul de fermenatre anaerobă [1]:

tipul deșeului care se dorește a fi fermentat;

concentrația acestuia;

prezența compușilor toxici;

pH-ul și alcalinitatea;

timpul de staționare;

conținutul de materie raportat la numărul de microorganime;

viteza de încărcare a fermentatorului;

viteza la care produși finali ai procesului de fermentare sunt îndepărtați.

2.2. Tipuri de deșeuri compostabile

Deșeurile care pot fi utilizate în procesul de compostare sunt [1]:

deșeuri meneajere și asimilabile cu acestea;

deșeuri din parcuri și grădini;

deșeuri din piele;

deșeuri biodegradabile din indistria alimentară;

nămol orășenesc.

Aceste fracții reprezintă circa 50%- 60% din totalitatea deșeurilor minicipale.

Compușii organici din deșeuri sunt de două tipuri [1]:

compuși organici biodegradabili (care se descompun)

compuși organici nebiodegradabili (rezistenți) (care nu se descompun).

În funcție de raportul dintre fracțiunea de compuși organici biodegradabili și totalitatea compușilor organici se realizează în cadrul procesului de descompunere o reducere volumetrică mai mare sau mai mică.

Deoarece procesul de descompunere în cadrul compostării are loc sub acțiunea microorganismelor, trebuie ca deșeurile care sunt supuse procesului de compostare să furnizeze necesarul de substanțe nutritive al acestora. Astfel, trebuie să existe substanțe minerale care [1]:

să furnizeze substanțe nutritive (azot, fosfor, potasiu);

să furnizeze microelemente pentru microorganisme și plante;

să fie medii tampon alcaline pentru neutralizarea dioxidului de carbon și a acizilor organici;

să constituie suprafețe de absorbție pentru produsele intermediare și final din cadrul procesului de alterare;

să fie mediu de dezvoltare pentru o varietate de microorganisme.

Un factor important în procesul de compostate este raportul C/N. În aceste caz, al descompunerii aerobe raportul optim C/N variază în domeniul 10-40, aceste valori sunt preferate de microorganisme. Raportul C/N pentru diferite tipuri de deșeuri este[1]:

300 – pentru deșeuri de hârtie și carton;

25 – pentru deșeurile menejere;

15 – pentru nămolul orășenesc;

128 – pentru paie de grâu;

500 – pentru rumeguș de lemn.

Pentru a ajunge la valoarea optimă a raportului C/N se va calcula și se vor adăuga cantitați corespunzătoare de deșeuri de diferite tipuri.

La finalul procesului de descompunere raportul C/N trebuie să fie de la 15 și 20, aceste valori corespunzând componenței de substanțe nutritive a solurilor de cultură.

Dacă raportul C/N al compostului utilizat este mai mare de 20 azotul va fi preluat din pământ, iar dacă raportul C/N este mai mare de 15, atunci acest compost va furniza azot pământului.

Valoarea pH-ului reprezintă un alt factor important în procesul de compostare. El trebuie să fie cuprins în domeniul 5,5-8. Bacteriile se dezvoltă in condiții optime la o valoare a pH-ului=7, în timp ce ciupercile se dezvoltă mai bine în mediu slab acid. Începutul procesului de descompostare aerobă este marcat de o scădere a valorii pH-ului datorită formarii acizilor grași, a dioxidului de carbon, apoi datorită procesului de nitrificare această valoare va crește. [1]

Microorganismele preiau substanțele nutritive printr-o membrană semipermeabilă sub formă dizolvată. Datorită acestui fapt conținutul de apă a deșeurilor care urmează a fi compostat trebuie să fie de aproximativ 55%. Dacă deșeurile au un conținut mult mai mare de 55% atunci se crează condiții aerobe. La o valoare a umiditații mai mică de 20% nu au loc procese biologice. Deșeurile menejere au un conținut de apă situat in domenilul 20-40%, din această cauză trebuie adaugată o anumită cantitate de apă pentru o descompunere aerobă să decurgă în condiții optime. Se recomandă un amestec de nămol orășenesc. [1]

Compostarea fiind un proces aerob trebuie ca volumul porilor din deșeuri să fie cuprins intre 25 și 35%. Aceste valori arată că volumul porilor este în concurență cu conținutul de apă. [1]

Necesarul de oxigen din timpul procesului de descompunere aerobă este de 2gO2/g substanță uscată( l aer/g materila proaspăt). Pe perioada alterării, descompunerea substanțelor biodegradabile în unitatea de timp și activitatea de respirația se reduc. Cel mai mare consum de oxigen se înregistrează la o valoare a temperaturii de 600C. [1]

În cazul în care conținutul de oxigen nu este suficient are loc aerarea forțată cu ajutorul sistemelor de suflare sau de absorbție a aerului în sau din interiorul celulelor, respectiv al stogurilor. Pentru sistemele neaerat alimentarea cu oxigen se face prin întoarcerea stogurilor. Un conținut mic de oxigen conduce la fermentare și putrezirea deșeurilor și în consecință apariția de compuși urât mirositori. [1]

Pentru alterarea eficienta trebuie ca suprafașa activă a deșeurilor (materiei prime pentru compost) să fie cât mai mare, de aceea deșeurile vor fi în prealabil fărâmițate. [1]

În afara factorilor principali menționați mai sus, descompunerea aerobă mai este influențată și de o serie de factori auxiliari, printre care: [1]

omogenitatea amestecului;

granulația deșeurilor supuse descompunerii;

modul de așezare a deșeurilor măcinate, în grămezi sau stoguri;

încetinirea vitezei de creștere a temperaturii.

Principale tipuri de deșeuri recomandate pentru compostare sunt :

deșeurile de grădină;

fracțiunea organică a deșeurilor solide menajere;

deșeuri solide menajere presortate parțial procesate;

fracția organică a deșeurilor solide menajere împreună cu nămol din ape uzate.

Compostarea deșeurilor din grădină colectate separat

Deșeurile formate din frunze, iarbă, resturi provenite de la tăieri de arbuști sunt cele mai comune. Lemul și crengile sunt deasemenea compostabile, dar după ce au fost tocate. Se folosesc 5 nivele de tehnologii cum este prezentat în tabel 2-3. [1]

Tabel 2-3 Tehnologii de compostare si parametrii de exploatare pentru diferite nivele de compostare a deșeurilor de grădină. [1]

(*) Aerarea forțată este folosită pentru 2 ÷10 săptămâni, după care suflantele sunt oprite iar grămezile sunt amestecate periodic.

(**)compostarea în recipienți durează de la 8 ore la 20 zile, depinzănd de proces. Materialul compostat este aopi pus în grămezi deschise, pentru stabilizare pe o durată de 6÷8 saptămâni.

Colectarea deșeurilor de grădină și a altor deșeuri verzi se face în SUA în containere speciale, prevăzute cu orificii în capac și în fund, astfel realizându-se circulația aerului și uscarea materialului în timpul așteptării colectării. Deșeurile de acest tip sunt colectate o dată la 2 săptămâni în autovehicule echipate special.

Compostarea fracției organice a deșeurilor solide municipale

Calitatea produsului final este cheia acceptării lui, de aceea mulți operatori ai sistemelor de compostare municipale își bazează eforturile pe deșeuri sortate. Acolo unde se folosesc mijloace mecanice pentru separarea materialelor necompensabile de cele compensabile, compostul rezultat este de adesea inacceptabil, din cauza contaminării cu metale și prezența urmlelor de deșeuri canice periculoase. De aceea, astăzi se recunoaște că un compost de calitate superioară se obține din materile sortate la sursă. [2]

Compostare nămoluriloe de la stațiile de epurare a apelor uzat, împreună cu fracția organică a deșeurilor solide municipale

Compostarea nămolui de la stațiile de epurare a început dinainte de 1970 dar compostarea împreună a nămolurilor și fracției este relativ recentă. Amestecul este benefic pentru că nu mai necesită o deshidratare avansată a nămolurilor iar concentrația totală de merale va fi mai redusă (față de compostarea singură a nămolului). Nămolurile au 3÷8 % apă. Se recomandă ca proporția deșeuri/nămol = 2 pentru faza de pornire. S-au înceract atât sisteme de compostare fără amestecare cât și cu amestecare. Experiența în acest domeniu este încă redusă. [2]

2.3.Compoziția compostului

Compostul este un îngrășământ cu efect pe termen lung asupra îmbunătațirii conținutului de nutrienți. El este utilizat ca ameliorator al solulilor din grădini, parcuri și peisaje, pentru refacera pământului și pentru prevenirea eroziuni solului.[1]

Determinarea compoziției compostului care constă din stabilirea proprietăților fizico-chimice este realizată în scopul cunoașterii posibilităților de utilizare a acestora în agricultură.[1]

Raportul carbon/azot este un factor care reflectă stadiul evoluției descompunerii aerobe a deșeurilor organice. Compostul obținut poate fi considerat bun pentru agricultură care prezintă în medie urmatoarele caracteristici [1]:

ciuruire: 90% din compost să fie cernut cu ciurul de 35mm;

procentul de carbon din materiile uscate sa fie>5%

procentul de azot din materiile uscate>0,3%

raportul carbon/azot cuprins între 20-30 la deșeurile menajere proaspete, poate duce după compostarea la 10-15.

În tabelul 2-4 [1] se prezintă o analiză efectuată pe un eșsntion de compost realizat la una din stațiile de compost din Franța și comparativ, compoziția medie a unui compost format din rampele de depozitare controlată.

Tabel 2-4. Compoziția medie a unui eșantion de compost din deșeurile menajere preparate în stația de compostare sau format în rampa de depozitare controlată.[1]

În principiu un compost nu poate fi utilizat în agricultură decât în stare finită (matur). Deșeurile proaspăt măcinate nu corescpund din punct de vedere igienic, însă sunt foarte active și pot fi utilizate uneori ca pături calde pentru culturile de iarnă, sau primavară.[1]

Deșeurile transformate în compost matur nu prezintă incoveniențe din punct de vedere igienic și nu numai acestea pot fi utilizate în agricultură. Un compos poate fi cosiderau matur în momentul în care activitatea microorganismelor este redusă la minim. Determinarea maturității se face prin determinarea consumului de O2 (sau a producției de CO2) prin încercări pe plante, prin analiza structrii fizice etc.[1]

În pocesul de composare se urmărește obținerea unei temperaturi ridicate pentru distrugerea microbilor patogeni și producerea materiilor coloidale. Aceste două procese se datoresc acțiunii microorganismelor asupra materiilor organice din deșeuri în condiții optime de temperatură, de aer, apă. [1]

2.4.Procedee de compostare

Se folosesc sisteme de alterare (descompunere) preliminară în cazul în care trebuie obținut compost proaspăt, brut și în cazul în care instalațiile sunt amplasate în vecinătatea zonelor rezidențiale care trebuie protejate din puncte de vedere al emisiilor din fazele de alterare intensivă. Se folosesc doua sisteme de alterare preliminară:

sisteme statice – au caracteristic faptul că se obțin în condiții igienica mai bune, un produs de calitate superioră;

sisteme dinamice – etapele de descompunere se desfășoară mult mai rapid. [1]

Când se dorește obținerea unui compost maturat se realizează faza de alterare ulterioară a materialului precompostat. În trecut alterarea ulterioară de realiza în stoguri triunghiulare, astăzi se preferă stogurile trapezoidale, mutabile care permit o alterare mai rapidă și nu necesită spații mari. [1]

Cele mai simple din puncte de vedere tehnic procedee de compostare sunt procedeele statice deoarece acestea nu prevăd mutarea deșeurilor pe timpul procesului de descompunere. Procesele statice de compostare sunt:

compostarea în stoguri

compostarea în celule/hale; [1]

1)Compostarea în stoguri

Acest procedeu de compostare esre cel mai vechi procedeu utilizat pentru compostarea deșeurilor biodegradabile. Un dezavantaj al acestui procedeu îl reprezintă alimentarea cu un volum suficient de oxigen a deșeurilor pentru realizarea compostului. Acest lucru se poate realiza în condiții de mică înălțime a stogurilor, de aceea stogurile mai înalte sunt de regulă aerisite sistematic sau mutate. Compostarea în stoguri se poate realiza atât cu deșeuri mărunțite, cât și cu deșeuri nefărâmițate. Cel de-al doilea procedeu prezintă anumite dezavantaje. [1]

În figura 2-5 este prezentată metoda de aerare a stogurilor fixe.

Figura 2-5. Metoda de aerare în stoguri fixe [1]

Descompunerea în stoguri fără mutare este folosită ca procedeu de compostare preliminară numai dacă există mijloace tehnice de aerare și udare cu apă. Aerarea și udarea se pot realiza prin montarea transversală spre baza stogului a unor țevi flexibile și găurite. Distanța între țevi trebuie să fie între 3 și 4 m. Prin autoîncălzirea biologică a deșeurilor supuse procesului de descompunere se realizează un curent de aer care asigură alimentarea cu oxigen a stogului. Stogul este acoperit cu compost care să micșoreze emisiile de mirosuri și substanțe nocive. [1]

Descompunerea în stoguri fără mutare este utilizată ca o metoda de descompunere ulterioară puțin activă din punct de vedere biologic.

În funcție de procedeul folosit compostarea poate dura de la 12 la 16 săptămâni în cazul procedeului în stoguri fără mutare și cu arerare artificială și de la 20 până la 25 săptămâni în procedeul de stoguri fără mutare și fără aerare artificială. [1]

Compostarea în stoguri cu mutare se realizează folosind stoguri triunghiulare cu înălțimi normale de 1,3 m la 1,8 m precum și de 2 m până la 2,5 m și stoguri trapezoidale de 1 m înălțime. În cazul procedeelor cu mutare înălțimea stogurilor este limitată din motive geometrice la 2,2 m. Stogurile aerisite sistematic pot atinge înălțimi de până la 5 m. Mutarea se realizează cu ajutorul excavatoarelor pe roți sau cu utilaje speciale. Spațiul necesar pentru acest sintem de compostare devine de foarma stogului, înălțimea acestuia, cantitatea de deșeuri și de timpul de descompunere. Trebuie efecutată eliminarea apei prin șanțuri rotunde pentru colectarea controlată a apei de infiltrație. În zonele cu un regim ridicar al precipitațiilor este recomandată acoperirea stogurilor pentru a se evita umezirea deșeurilor supuse procesului de compostare, prin aceasta micșorându-se și cantitatea de apă de infiltrație.[1]

Stogurile cu înălțimi mari necesită un sistem de aerare artificială. Cea mai des utilizată este aerarea reglabilă prin podea. Țevile de aerare artificială necesită a fi protejate, orificiile acestora putând fi ușor colmatate cu deșeurile biodegradabile care să nu afecteze calitatea compostului obținut, cum ar fi de exemplu rumegușul de dimensiuni mai mari. [1]

2)Compostarea în celule

Compostarea în celule de descompunere statice poate fi privită ca o compostare în stoguri modificate conectate la sistemele de alimentare având un grad mai mic sau mai mare de automatizare. Trasnsferul compostului dintr-o celulă în alta se face cu ajutorul unor tractorașe. Prin aceasta se asigură compostului o descompunere mult mai rapidă și mai eficientă în întreaga masă a stogului și prin aceasta se obține un compost de calitate superioară. [1]

Procedee dinamice de compostare

Acest procedeu de compostare se caracterizează printr-o mișcare și aerarea continuă a deșeurilor. Deoarece deșeurile sunt într-o mișcare continuă nu se pot forma ciupercile care să finalizeze procesul de descompunere. Avantajele sistemelor dinamice de descompunere preliminară sunt: [1]

se realizează o omogenizare mai bună a materialului de descompus;

timpul necesar descompunerii preliminare este mai mic în comparație cu sistemele statice, însă timpul necesar descompunerii totale a deșeurilor nu este cu mult mai mic făță de sisteme statice.

Sistemele dinamice de descompunere aerobă sunt cu:

tamburi de descompunere;

turnuri de descompunere.

1) Tamburi de descompunere aerobă

În acest procedeu de descompunere aerobă deșeurile sunt răsucite continuu în tambur, iar aerarea se realizează artificial. Nu este neapărat necesară mărunțirea prelimunară deoarece acest lucru se realizează prin mișcarea de rotație și prin subansamblele tamburului. Prin adăugarea de nămol orășenesc se realizează o malaxare și o omogenizare bună a deșeurilor. În funcție de intensitatea mișcării și aerării timpul de staționar în tamburul de descompunere aerobă este de cca. 24 ore la 14 zile, iar pentru iginenizarea compostului aceasta trebuie expus unei aerări intensive timp de 3 până la 4 zile în tambur. [1]

În figura 2-6 este prezentat un tambur rotativ pentru descompunerea aerobă.

Figura 2-6. Tambur rotativ pentru descmpunerea anaerobă[1]

Tamburii de descompunere sunt indicați în special în procesele de descompunere preliminară. Dezavantajul acestor sisteme de descompunere aerobă este acela că tamburii se pot uza datorită componentelor mobile și din acest motiv trebuie utilizați la procesele de descompunere pe o perioadă relativ scurtă. [1]

2) Turnuri de descompunere aerobă

Aceastea se calasifică în:

turnuri cu etaje;

turnuri fără etaje.

Aerarea se realizează artificial, iar deșeurile parcurg turnurile de sus în jos. Gazele rezultate din aceste turnuri de descompunere pot fi captate și tratate. În cazul reactorului, viteza de mișcare a deșeurilor este mai mare astfel că descompunerea intensivă a deșeurilor durează doar 4 zile. [1]

Turnurile fără etaje prezintă următoarele caracteristici:

alimentarea cu deșeurile biodegradabile mărunțite prealabil se face pe la partea superioară a reactorului;

în turn nu are loc o amestecare a materiei prime de aceea aceaste trebuie realizată în faza de pregătire preliminară a deșeurilor;

matrialul precompostat va fi externat după o staționare de 4 până la 6 zile prin partea inferioară a turnului;

datorită unei amestecări și aerisiri insuficiente descompunerea deșeurilor biodegradabile nu se efectuează cu eficiență mare. [1]

În turnurile cu etaj dizolvarea deșeurilor are loc în straturi subțiri, amestecarea este intensă și are loc mișcarea relativă a materialelor componente. Deșeurile intră în turnurile cu etaje pe la partea superioară a acestora și sunt împinse de la un etaj la altul. Aerarea se poate realiza fie natural prin orificiile de absotbție laterale, fie artificial prin transferul de sus în jos. După o perioadă de 1 până la 2 zile deșeurile se omogenizează și sunt compostate. [1]

Pregătirea fină

La sfârșitul perioadei de descompunere compostul este modificat biologic. În funcție de conținutul de substanțe nocive, de procedeul de prelucrare preliminară și de viitoarele utilizări ale acestuia, există diverse variante de utilizare în cadrul pregătirii fine.

Compostul din deșeuri biodegradabile este cernut, rezultând doua fracțiuni: una grosieră și una fină. Ambele fracținui rezultate în urma cernerii vor fi supuse unui proces de separare a materialelor solide anaoganice, apoi printr-un proces de anestecare rezultând compostul cu potențiale utilizării pe piață. Granulele de dimensiuni mari sunt de cele mai multe ori reutilizate în procesul de descompunere aerobă. [1]

Pregătirea fină se mai pote realiza cu ajutorul:

separatoarele magnetice;

separatoarele densimetrice;

separatoarele dimensionale pentru separarea foliilor, a sticlei, pietrelor.

Sitele tambur se folosesc pentru cernerea ulterioară a compostului în vederea obținerii unui compost de bună calitate. [1]

2.5. Instalații de compostare

Prima operație de compostare cunoscută în literatură a fost utilizată în 1930 de Howart în India în localiatea Indore. Procesul, denumit Indore, în forma cea mai simplă presupune săparea unei gropi de 80-100 cm în care se așează în straturi succesive materile putrescibile ca deșeuri solide, îngrășăminte organice (bălegar de animale), pământ și paie. Materialul este întors de 2 ori pe durate procesului de cel putin 6 luni. Lichidul rezultat din descompunerea deșeurilor este reciclat sau adăugat la alte deșeuri mai uscate, care urmau a fi supuse compostării. Din cauza mobilizării limitate, se presupune că în masa de deșeuri procesul de compostare era anaerobic. [NUME_REDACTAT] a fost înbunătățit în timp, în sensul că întoarcerile materialelor sunt mai frecvente pentru a menține condiții aerobice, a accelera procesul și a reduce perioada de compostare. [2]

Tehnologia modernă de compostare se împarte în 3 etape:

preprocesarea deșeurilor solide municipale;

descompunerea fracției organice a deșeurilor și maturarea compostului;

pregătirea și marketingul produsului final. [2]

Fluxul tehnologic al procesului de compostare este arătat în figura 2-7.

Treapta de procesare cuprinde operațiile de recepție a deșeurilor, selectarea materialelor recuperabile, reducerea dimensiunilor și înbunătațirea caracteristicilor deșeurilor (ex. Raportul C/N) adăugarea de apă și nutrienți. Gardul de procesare depinde de particularitățile procesului de compostare folosit și specificațiile privind calitatea compostului ca produs final. [2]

Pentru treapta de fermentare există diferite tehnici:

compostarea în halde;

compostarea în grămezi statice;

în recipienți. [2]

Figura 2-7. Fluxul tehnologic al procesului de compostare pentru deșeurile menajere nesortate.[2]

Al doilea stadiu constă în aceea că materialul compostat este uzual păstrat pe o perioadă de 2÷8 săptămâni în halde în aer liber pentru ai permite o stabilizare completă. [2]

A treia treaptă – pregătirea și marketingul compostului – începe din momentul când compostul s-a stabilizat. În această fază se poate include : mărunțirea fină, cernerea, sortarea în curent de aer, amestecarea cu diferiți aditivi, granulare, punerea în saci, depozitarea temporară, încărcarea și, în unele cazuri desfacerea directă către cumpărători. [2]

Proiectarea și realizarea procesului sunt etape destul de complexe. Variabilele importante ale procesului în proiectare și exploatare cuprind : mărirea particulelor materialelor de compostat, distribuția după mărime a particulelor, cerințele de întoarcere (afânare) , programul de realizat efectiv , cerințele totale de oxigen , conținutul de umiditate , temperatura și controlul acesteia , raportul C/N al deșeurilor care se compostează , pH-ul , gradul de descompunere și controlul patogenilor. [2]

În ultmii 60 ani, peste 50 de tipuri de compostare private s-au aplicat în lume.

Caracteristicile generale a celor mai comune tehnologii de compostare sunt arătae în tabelul 2-5.

Tabel 2-50 Tehnologii de compostare reprezentative pentru deșeuri solide menajere și deșeuri de grădină.[2]

2.6. Probleme legate de implementarea facilităților de compostare

Principalele probleme legate de utilizarea proceselor de compostare sunt [2]:

producerea mirosurilor. Este o problemă seriosă, dacă nu se asigură un control riguros al proceselor, în special la compostarea în grămezi. De aceea este necesar să se dea atenție amplasarii stației de compostare, proiectării proceselor și gestionării mirosurilor

prezența patogenilor

prezența metalelor grele.

definirea a ceea ce constituie un compost acceptabil.

Până nu se rezolvă aceste probleme, compostarea nu poate fi o tehnologie viabilă.

Alegerea și amplasarea stației de compostare.

Trebuie să corespundă condițiilor locale de microclimat care să disperseze mirosurile, să fie la distanță acceptabilă de receptorii de mirosuri (zone rezidențiale, industriale, comerciale), să fie folosite zone tampon. De asemenea, să se utilizeze locuri pentru operațiil de compostare și cele de maturare. [2]

Proiecatrea și exploatarea juridica

Este o condiție esențială pentru preîntâmpinarea mirosurilor. Pentru aceasta se cere să se acorde atenție specială următoarelor probleme: preprocesarea, condițiile de aerare, controlul temperaturii și condițiile de amestecare. O bună compostare implică o amestecare completă și efectivă ca : nutrienți, inoculări de bacterii (debitele) maxime de vârf, cu o marfă de siguranță. În cazul metodei de compostare statică în grămezi aerate, echimpamentele de aerare trebuie să asigure volumul de aer necesar pentru răcirea materilului. Controlul temperaturii trebuie bine instumentat. Echimapmentele de aemestecare să fie eficiente în privința asigurării oxigenului și controlul temperaturii în masa de material de procesat. Astfel, în compostul neamestecat se dezvoltă procese de descompunere anaerrobă care determină degajarea de mirosuri. Pentru a interveni trebuie să existe echipamente de rezervă, gata oricând să intre în funcțiune. [2]

Gestiunea biologică a mirosurilor.

Deoarece degajările ocazionale de mirosuri sunt imposibil de eliminat, trebuie dată atenție specială condițiilor biologice pentru dezvoltarea lor. Cauzele pot fi amestecarea slabă (insuficientă). De exemplu în compostul neamestecat și fără controlul temperaturii, centrul haldei poate să fie pirolizat iar mirosurile eliberate sunt extrem de puternice. În instalații de compostare închise, pentru controlul mirosurilor se folosesc filtre biologice, filtre de compost, pulverizatoare etc. [2]

Probleme de sănătate publică.

Dacă operația de compostare nu este bine condusă, există posibilitatea ca organismele patogene să supraviețuiască. Deși controlul patogenilor poate fi realizat usor printr-o exploatare atentă a procesului, nu toate operațiile și parametrii de compostare sunt controlați cu precizie, în masura de a obține compost fără patogeni. În general multe organisme patogene din deșeuri solide menajere și alte materiale organice care sunt compostate se distrug la temperaturi și durate de expunere funcție de specie de varietate cum sunt prezentate în tabelul 2-6. [2]

0 2-6. Temperatura și durata de expunere necesare pentru distrugerea celor mai comuni patogeni și paraziții.[2]

Toxicitatea metelelor grele.

Există posibilitatea, în special acolo unde se folosesc concasoare mecanice. Dacă metalele din deșeuri sunt concasate, particulele de praf metalic se prind de materialele ușoare iar după compostare ajung în sol. Multe metale sunt toxice (exemplu cadmiu). În general, conținutul de metale grele este ridicat dacă compostul provine din nămoul de la stațiile de epurare, și mai mic, daca provine din fracția organică a deșeurilor solide menajere. [2]

Compostarea amestecului de nămol cu fracția organică din deșeuri solide este o metodă de a reduce concentrația metalelor în procesul final.

Cantitatea compostului.

Poate fi definită prin : conținutul de nutrienți (N, P, K), conținutul de parte organică, pH, textură, alcătuire granulometrică, umiditate, capacitate de înmagazinare a apei, prezența unor materiale străine, concentrația sărurilor, miros rezidual, gradul de stabilitate sau maturizare, prezența organismelor patogene și concentrația în metale grele. [2]

Din păcate, în prezent nu există un acord universal privind valorile pe care să le aibă acești parametri și aceasta are o importanță deosebită asupra realizării unui compost uniform. Pentru ca aceste produse să aibă o largă acceptare, trebuie să se rezolve în satisfăcător problemele de sănătate publică. [2]

2.7. Date generale despre județul [NUME_REDACTAT] acest capitol se găsesc date care nu sunt asociate direct cu deșeurile, dar au legatură și pot influența cantitățile de deșeuri. Dintre aceste date, vor fi tratat în subcapitole, următoarele:

Geografie și geologie

[NUME_REDACTAT]

[NUME_REDACTAT]

[NUME_REDACTAT]:

[NUME_REDACTAT] face parte din regiunea S-V Oltenia, se află în partea central sudică a României și cuprinde teritorii aparținând unor variate regiuni geografice. Așezarea sa este clar definită de coordonatele geografice între paralelele de 480 28’ și 480 36‘ latitudine nordică și între meridianele de 230 37‘ și 240 30’ longitudine estică, pe cursul mijlociu al râului Olt. Cea mai mare parte a teritoriului, aproximativ 2/3, este cuprinsă între altitudinea de 400 – 800 m, alcătuind treapta podișului piemontan și treapta dealurilor subcarpatice. Aproximativ 1/3 din suprafață este formată din treapta munților scunzi si mijlocii, cu altitudini cuprinse intre 800-1800 m și a munților înalți, care ating valori de peste 2000 m. [8]

În cadrul treptelor de relief amintite se găsesc văi si depresiuni. Varietatea formelor de relief este rezultatul existenței unor sectoare ale marilor unități de relief: [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] si [NUME_REDACTAT] cu o complexă alcătuire geologică. Suprafața județului Vâlcea este de 5765 km2. [8]

Geologie:

Zona montană a județului este alcătuită din cristalin mezometamorfic aparținând pânzei getice formată în general din roci de mezozonă și catazonă puternic metamorfozate : micasisturi, gneisuri, micacee, gneisuri oculare. Zona de deal aparține ca relief [NUME_REDACTAT] caracterizat prin dealuri puternice, asimetrice, cu coaste repezi și povarnisuri mai domoale spre sud. [8]

Natural, dealurile sunt înalte, masive și împădurite, motiv pentru care au fost denumite muscele (munți mici). Localizarea zonelor de eliminare a deșeurilor din punct de vedere geomorfologic se îincadrează în unități deluroase precarpatice, subunitatea [NUME_REDACTAT] sectorul [NUME_REDACTAT]. [NUME_REDACTAT] constituie în prezent cea mai mare unitate piemontală din țară, păstrată în relieful actual și reprezintă cea mai întinsă macrounitate piemontană, molasică, fluvio-lacustră, depozitul de desșuri menajere Raureni aparține din punct de vedere geografic [NUME_REDACTAT], mai precis unei depresiuni subcarpatice mărginită la est de [NUME_REDACTAT] si la vest de [NUME_REDACTAT]. [8]

[NUME_REDACTAT] acest capitol se va descrie tipul de climă din județul Vâlcea, prin intermediul anumitor indicatori : temperatură, precipitații, vânt. [NUME_REDACTAT] Vâlcea face parte din zona temperată, cu ierni uneori geroase (-350 C) cu temperatura medie iarna de – 60 C, iar verile de climat continental cu temperatura medie de 230 C temperaturi maxime înregistrate. [8]

Temperatura medie pentru județ pe diverse localități este [8]:

[NUME_REDACTAT] 10,40 C ;

[NUME_REDACTAT] 2,70 C ;

Voineasa 7,10 C ;

Drăgășani 10,70 C ;

Precipitațiile maxime în județul Vâlcea înregistrate în anul 2005 au fost de 100 l/m2 (medie 800 mm). Nu se cunoaște influența precipitațiilor în conținutul de apă al deșeurilor. Nu se cunoaște influența precipitațiilor în conținutul de apă al deșeurilor. Există un impact asupra zonelor învecinate de poluanții atmosferici generați de activitățile din depozitele de deșeuri menajere. Temperaturile aerului observate pe o perioadă de peste 70 de ani, mediile anuale ale temperaturii au valori de circa 10,20 C. Radiația solară globală este de 110,0 Kcal/cm2 an în zona amplasamentului depozitului de la Râureni. Mediile lunii iulie, luna cea mai caldă a anului, variază între 210 C si 220 C la stația meteorologică [NUME_REDACTAT]. Mediile lunii celei mai reci sunt foarte apropiate în ținuturile cu climă de campie și de dealuri, variind între – 2,40 C si – 3,00 C. Temeratura maximă absolută a atins valori de 39,90 C in 24 ianuarie 1942 la stația meteorologică [NUME_REDACTAT]. Cele mai mari cantități de precipitații anuale se produc deasupra orașului [NUME_REDACTAT], unde cantitățile de aerosoli sunt mai mari, ca urmare a industrializării. Precipitațiile scad spre perifieria orașului și zonele inconjurătoare, dar cresc spre partea nordică a acestuia, spre zona montană. În cursul anului se înregistrează un maximum de precipitații în iulie cu același regim de variație teritorială. Luna cu cele mai mici cantități de precipitații este februarie. Orientarea principalelor forme de relief și culoare de vale influențează canalizarea curenților de aer. [8]

[NUME_REDACTAT] Vâlcea direcția dominantă de deplasare a vânturilor este legată de rolul de culoar de ghidare, si anume direcțiile nord și sud. Direcțiile dominante de deplasare sunt :

13,5 % din direcția sud ;

10,2 % din direcția nord ;

Vitezele medii anuale variază între 0,8 și 2,0 m/s. [8]

[NUME_REDACTAT] rețea de apă curgătoare de pe teritoriul județului Vâlcea aparține bazinului hidrografic al râului Olt. Se individualizează două sectoare ale bazinului hidrografic: sectorul [NUME_REDACTAT] – Călimănești și sectorul Călimănești – Drăgășani. [NUME_REDACTAT] este de la 90 mc/s la [NUME_REDACTAT] până la 150 mc/s la Drăgășani. Oltul, cel mai important râu din sudul țării, crează în zona [NUME_REDACTAT] o albie majoră care crește de la câteva sute de metri, la ieșirea din munți la lățimi de peste 5 km. Apele subterane se întalnesc sub formă de straturi acvifere locale și discontinue, utilizate frecvent prin izvoare. Cea mai mare parte a depozitelor de deșeuri menajere și industriale se află în apropierea cursurilor de ape curgătoare, de ex : depozitul de deșeuri menajere Râureni este situat pe cursul mijlociu al râului Olt. [8]

[NUME_REDACTAT] formelor de relief și condițiile pedoclimatice existente pe teritoriul județului au favorizat dezvoltarea unei vegetații bogate, dispusă în etaje corespunzatoare reliefului. Este intalnită vegetație alpină între 2000-2200 m altitudine, vegețaie subalpină – tufișuri de jneapăn, ienupăr pitic, anin de munte deasemena sunt întalnite păduri de conifere, de fag și de gorun. [8]

Arii protejate

Situația actuală a ariilor naturale protejate constituite la nivelul județului Vâlcea conform Legii 5/2000 și a H.G. 2151/2004 este următoarea [8]:

Parcuri naționale : 2 [NUME_REDACTAT] in suprafață de 21.286 ha

1 . [NUME_REDACTAT] Cozia = 17.100 ha

2 . [NUME_REDACTAT] Buila – Vânturarița = 4186 ha

Rezervații naturale : 19 Rezervații naturale în suprafață de 609,35 ha.

Monumente ale naturii ( speologice): 11 monumente în suprafață de 2,65 ha.

Arie speciala de protecție avifaunistică – [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] Natura 2000 se bazează pe două Directive ale [NUME_REDACTAT]: [NUME_REDACTAT] (Directiva 92/43 din 1992 privind [NUME_REDACTAT] Naturale și a Faunei și [NUME_REDACTAT]) și [NUME_REDACTAT] (Directiva 79/409 din 1979 referitoare la conservarea păsărilor salbatice). [NUME_REDACTAT]. 776/2007 au fost declarate pe raza [NUME_REDACTAT] urmatoarele Situri de importanță Comunitară :

SCI [NUME_REDACTAT]

SCI Cozia

SCI Frumoasa

SCI [NUME_REDACTAT]

SCI [NUME_REDACTAT] de Est

SCI [NUME_REDACTAT] Cibin-Hartibaciu

SCI Parâng

SCI [NUME_REDACTAT] Latorița.

Prin HG 1284/oct.2007 au fost declarate pe raza [NUME_REDACTAT] urmatoarele arii de protecție avifaunistică (SPA) [8]:

SPA Cozia- Buila – Vanturarița

SPA Frumoasa

SPA [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT]

Datele privind infrastructura includ informații despre [8]:

Transportul (drumuri, cai ferate, aeroporturi, starea infrastructurii);

Alimentarea cu apă;

Sisteme de incălzire;

Transportul. Lungimea căilor de comunicație [8]:

drumuri naționale – DN : 482,269 km

drumuri județene – DJ : 967,427 km (diferența de la 641,666 km sunt drumuri pietruite și de pământ, respectiv 325,761 km).

drumuri comunale – DC : 671,546 km

căi ferate : 203,424 km

Infrastructura de transport [8]:

Situația drumurilor este prezentată în tabelul 2-6.

Rețeaua de căi ferate :

[NUME_REDACTAT] este traversat de 203,4 km de cale ferată, care nu este electrificată.

ÎwedwdTabel 02-6. Situația drumurilor publice din județul Vâlcea.[10]Ńene si

Mod. = modernizate

IU = imbrăcăminte ușoară rutieră

Alimentare cu apă [8]:

Referitor la alimentarea cu apă :

lungime rețea de distribuție : 746 km ;

consum total apă pentru populație : 3.053.264 m3 ;

cantitatea medie/locuitor : 21,2 m3/locuitor ;

populație racordată la rețeaua de alimentare cu apă : 144541 locuitori ;

Sisteme de încălzire [8]:

Datorită climatului, cele mai multe locuințe sunt încălzite. Lemnul este cel mai des utilizat în mediul rural, dar se întâlnește și o creștere a încălzirii cu gazului natural. Sunt întalnite și centrale electrice care furnizează încălzire.

Situația combustibilului de încălzire în județul Vâlcea este prezentată în tabelul 2-7.

Tabel 2-7 Combustibil de încălzire în județul Vâlcea. [8]

Prognoza populatiei

În tabelul 2-8 este prezentată prognoza populației în județul Vâlcea pe perioada 2012-2020 [8].

Tabelul 2-8 Prognoza populației în județul Vâlcea pentru perioada 2012 – 2020

Numărul și densitatea actuală a populației este prezentată in tabelul următor, tabelul 2-9.

Tabel 2-9. Numărul și densitatea populației.[7]

3. PROIECTAREA UNEI STAȚII DE COMPOSTARE PENTRU ZONA VIZATĂ

3.1.Necesitatea și oportunitatea realizării unei stații de compostare a deșeurilor biodegradabile

Pentru a evalua necesitatea și oportunitatea realizării unei instalații de producere a compostului din deșeuri biodegradabile menajere s-a realizat o analiză SWOT, prezentată în Tabelul 3.1

Tabelul 3.1 Analiza SWOT

Schimbările climatice din ultimul deceniu, datorate emisiilor în atmosferă a unor substanțe ce modifică echilibrul global sunt determinate în principal acțiunii factorului uman asupra naturii prin dezvoltării industriei, și transporturilor, intensificării despăduririlor și creșterii animalelor. Aceste schimbări sunt strâns legate de creșterea cantităților de gaze cu efect de seră. Începând cu sfârșitul secolului al XIX- lea specialiștii au constatat o creștere a nivelului de CO2 cu 30% și a nivelului de CH4 cu 145%.

Totodată, asistăm la creșterea numărului populației și creșterea nivelului de trai al acesteia ceea ce implică generarea unor mari cantități de deșeuri din care în cea mai mare parte este ocupată de deșeurile biodegradabile a căror depozitare impuse o serie de probleme spațiu estetic, mirosuri, generarea de levigat, etc. odată cu aderarea României la [NUME_REDACTAT] se impun o serie de reguli și măsuri ce trebuiesc indeplinite.

Pentru a atinge țintele privind reducerea cantității de deșeuri biodegradabile eliminate prin depozitare (25% în 2010, 50% în 2013, 65% în 2016 și 75% în 2020) cu investiții minore, este necesară focalizarea asupra cantităților de deșeuri biodegradabile care pot fi colectate și tratate ușor. Acestea includ în general hârtie, carton, lemn, deșeuri verzi și deșeuri alimentare ce urmează a fi compostate.

Pentru compostare, deșeurile verzi din curți, grădini și piețe trebuie colectate separat. Este de asemenea posibilă și compostarea nămolului rezultat de la activitățile gospodărești (dacă se respectă OM 344/2004). Deșeurile alimentare din gospodării pot fi de asemenea compostate împreună cu deșeurile verzi sau pot fi utilizate pe post de furaje.

Sortarea individuală și tehnicile de sortare mecanică reduc semnificativ cantitățile de deșeuri verzi dar și îmbunătățesc calitatea compostului.

Compostul are anumite efecte benifice si anume:

Îmbunătățirea creșterii plantelor și a rădăcinilor – s-a constatat că acolo unde compostul ia parte la formarea mediului de cultură plantele cresc mai puternic și au o producție mai ridicată; compostul aduce nu numai materie organică și elemente nutritive ci și microelementele esențiale necesare creșterii plantelor;

Reduce viteza de cedare a elementelor nutritive – compostul leagă elementele nutritive, asigurând cedarea și utilizarea lor într-o perioadă mai lungă de timp; fixarea elementelor nutritive reduce spălarea lor către apa freatică și de suprafață în timpul ploilor;

Îmbunătățește porozitatea solului – activitatea microbiologică este esnțială pentru solurile fertile; microorganismele descompun materia organică și pun la dispoziția plantelor elementele nutritive necesare dar acest lucru se petrece mai bine în solurile poroase, aerate; aportul ridicat de materie organică conduce la creșterea porozității solului;

Îmbunătățește capacitatea de înmagazinare pentru apă – atât prin creșterea porozității solului cât și prin capacitatea compostului de a absorbi apa;

Îmbunătățește rezistența solului la eroziunea prin apă și vânt – prin ameliorarea caracteristicilor fizice ale solului și creșterea mai rapidă a plantelor datorită accesibilității apei și elementelor nutritive; acoperirea mai rapidă a terenului reduce eroziunea solului prin apă și vânt;

Reduce bolile plantelor – s-a demonstrat că aplicarea compostului inhibă incidența bolilor plantelor.

3.2.Date de intrare

Pentru proiectarea unei stații de compostare conform temei prezentei lucrari, am pornit de la urmatoarele date initiale și ipoteze simplificatoare:

Numărul de locuitori: 30.000;

Deșeurile se colectează 5 zile pe săptămână, a șasea a zi fiind rezervată pentru colectarea deșeurilor recuperabile;

Indicele inițial de producere a deșeurilor: 0,8; indicele va avea o creștere anuală de 4%;

Distanța dintre 2 gospodării: 40 m, în partea [NUME_REDACTAT];

Depozitul de deșeuri va fi amplasat la o distanță de 20 km de localitate;

Componența procentuală a deșeurilor și procentele de recuperare a deșeurilor recuperabile vor evolua conform informațiilor din [NUME_REDACTAT] de Gestionare a Deșeurilor.

Date specifice referitoare la generarea și gestionarea deșeurilor

Acest capitol este considerat ca punct de referință și identifică necesități pentru dezvoltări ulterioare ăn cadrul sistemului de gestionare a deșeurilor.

Scopul descrierii situației actuale este de a identifica starea prezentă (tipuri și cantități de desțuri) și punctele slabe în cadrul sistemului de gestionare a deșeurilor.

Datele disponibile în acest capitol au fost estimate dar și date masurate.

Generarea deșeurilor

În acest subcapitol se găsesc informații referitoare la :

Cantități de deșeuri municipale generate;

Indicatori de generare a deșeurilor municipale;

Compoziția deșeurilor menajere;

Ponderea deșeurilor biodegradabile în deșeurile municipale;

Cantități de dețeuri municipale generate

Dețeurile municipale generate cuprind atât deșeurile generate și colectate (în amestec sau selectiv) , cât și deșeurile generate și necolectate. Deșeurile generate și necolectate sunt reprezentate în cea mai mare parte de deșeurile menajere din zonele în care populația nu este deservită de servicii de salubrizare.

Indicatorii de generare desșuri menajere în mediu urban și rural utilizate sunt specifici județului și sunt obținuți din măsurători. Întrucat la nivelul județului Vâlcea nu s-au facut măsurători s-au luat în considerare urmatorii indicatori de generare :

0,8 kg/loc/zi în mediu urban ;

0,4 kg/loc/zi în mediu rural ;

Cantitatile de deșeuri municipale generate la nivelul județului Vâlcea sunt prezentate în tabelul 3.2 pe o perioada de 5 ani. În cantitățile de deșeuri municipale sunt incluse și deșeuri de ambalaje rezultate de la populație, comerț și instituții.

Evoluția anuală a indicelui de generare a deșeurilor

Indicele de generare a deșeurilor menajere colectate de la populație de consideră că are o creștere anuală de 0,8%, pornind de la indicele de generare din anul 2005, respectiv 0,8 kg/loc/zi în mediul urban și 0,4 kg/loc/zi în mediul rural.

Tabel 3-2. Evoluția anuală a indicelui de generare a deșeurilor.

În tabelul 3-3 este prezentată cantitatea de deseuri municipale generate in perioada 2001-2005 în județul Vâlcea.

Tabel 3-3 Cantitați de deșeuri municipale generate în perioada 2001-2005 în județul Vâlcea.[6]

Cantitatea totală de deșeuri:

Pentru calcularea cantității totale de deșeuri preconizate pentru fiecare an se înmulțește numărul total de locuitori cu indicele de producere a deșeurilor și cu indicele de creștere al deșeurilor raportat la fiecare an:

Anul 1 = indicele de generare din PJGD = b1

Anul 2 =Anul1 * q =

Anul 3 = Anul1 * q * q = Anul1 * q2 =

Anul 4 = Anul1 * q3 =

Anul 5 = Anul1 * q4 =

Anul 6 = Anul1 * q5 =

Anul 7 = Anul1 * q6 =

Anul 8 = Anul1 * q7 =

Anul 9 = Anul1 * q8 =

Anul 10 = Anul1 * q9 =

Formula de calcul poate fi scrisă sub foma unei progresii geometrice cu rația 1,005, deci relația poate fi rescrisă ca:

bn= bn-1*q=b1*qn-1 ( Anul n=Anuln-1 *1,005=Anul1*qn-1)

Cantitatea generată de 30.000 de locuitori într-o zi este[kg/zi]:

Pentru anul:

2010 = 30.000 * 0,4 = 12.000 kg/zi

2011 = 30.000 * 0,4* 1,005 = 12.060 kg/zi

2012 = 30.000 * 0,4 * 1,0052 = 12.120,3 kg/zi

2013 = 30.000 * 0,4 * 1,0053 = 12.180,9 kg/zi

2014 = 30.000 * 0,4 * 1,0054 = 12.241,81 kg/zi

2015 = 30.000 * 0,4 * 1,0055 = 12.303,02 kg/zi

2016 = 30.000 * 0,4 * 1,0056 = 12.364,53 kg/zi

2017 = 30.000 * 0,4 * 1,0057 = 12.426,35 kg/zi

2018 = 30.000 * 0,4 * 1,0058 = 12.488,48 kg/zi

2019 = 30.000 * 0,4* 1,0059 = 12.550,93 kg/zi

2020 = 30.000* 0,4* 1,00510 = 12.613,68 kg/zi

Cantitatea generată într-o localitate [tone/an] = (cantitatea generată într-o zi *365zile)/1000

În continuare se calculează prognoza pe 10 ani a cantității de deșeuri pe fracții în funcție de ponderea pe care acestea o au la nivelul județului pentru mediul rural, prin formulele:

Cantitatatea generată/zi = (cantitatea totală de deșeuri dintr-o zi a anului indicat * ponderea pentru mediu rural) / 100;

Cantitatea generată pe an = (cantitatea de deșeuri generată în anul indicat * ponderea pentru mediu rural)/100.

În tabelul 3-4 este prezenta cantitate de deseuri generata intr-o zi si pe cap de locuitor.

Tabelul 3-4. Cantitatea de deșeuri generată într-o zi și pe un an pe cap de locuitor

Compoziția de deșeuri la nivelul județean pe fracții este prezentată în tabelul 3-5.

Tabelul 3-5 – Compoziția deșeurilor la nivel județean pe fracții.[8]

Prognoza pe 10 ani pentru alte tipuri de deșeuri, a căror pondere în mediul rural este de 8%, calculată în tabelul 3-6.

Tabelul 3-6 – Prognoza cantitativă a altor tipuri de deșeuri pe 10 ani.

Prognoza cantității de deșeuri biodegradabile pe 10 ani în județul Vâlcea este prezentată în tabelul 3-7.

Tabelul 3-7 – Prognoza cantității de deșeuri biodegradabile pe 10 ani

Colectarea selectivă a deșeurilor biodegradabile în vederea tratării lor la stația de compostare proiectată este încă în stadiu incipient, astfel încât se presupune că, chiar și în anul 2020 se va colecta, pentru această stație, doar un procent maxim de 75% din cantitatea de deșeuri biodegradabile, restul fiind valorificate individual. Deci cantitatea de deșeuri care se va valorifica în ultimul an (2020) prin stația de compostare va fi:

10.498*75/100 = 7.873,5 kg/zi

Cantitatea de deșeuri care se va valorifica într-un an va fi:

3.831,765*75/100 = 2.873,82t/an

3.3. Descrierea componentelor si fluxul tehnologic în cadrul stației de compostare proiectate

3.3.1 Alegerea amplasamentului

Alegerea amplasamentului optim dintre mai multe variante posibilități se face pe baza unei analize pluricriteriale care cuprinde:‡

criterii geologice, pedologice și hidrogeologice: caracteristicile și modul de dispunere a straturilor geologice;

structura, adâncimea și direcția de curgere a apei subterane;

distanța față de cursurile de apa și alte ape de suprafață;

starea de inundabilitate a zonei;

folosința terenului;

clasa de seismicitate;

criterii legate de pericole de alunecare, tasare;‡

criterii climaterice: direcția dominantă a vânturilor față de asezările umane sau alte obiective;

regimul precipitațiilor;‡

criterii economice: capacitatea depozitului și durata de exploatare (minimum 10 ani);

distanța medie de transport al deșeurilor;

necesitatea unor amenajări secundare (drumuri de acces, utilități etc.);

criterii suplimentare: vizibilitatea amplasamentului și modul de încadrare în peisaj;

accesul la amplasament;

existența unor arii protejate de orice natură;

existența în zona a unor aeroporturi, linii de înaltă tensiune sau obiective militare.

Sistemul de compostare ales și prezentat în continuare este sistemul deschis.

3.3.2 Componentele stației de compostare deschise (echipamente și instalații)

Poartă de acces și sistem de pază și supraveghere;

Buncăr de recepție;

Zonă de cântărire;

Zonă de sortare (cu bandă) și prelucrare;

Spațiu compostare exterioară;

Drumuri interioare;

Instalații anexe pentru apă, aer, îngrăsăminte, bacterii și ciuperci și instalații de captare a gazelor;

Instalații și bazin de colectare apă;

Laborator pentru prelevare de probe, efectuare de analize și dezinsecție;

Garaje, ateliere de întreținere și depozitare echipamente;

Platformă asfaltată sau betonată;

Birouri administrative și construcții sociale;

Depozit controlat de deșeuri biodegradabile

Sunt necesare și următoarele echipamente:

Mărunțitor (shredder);

 Încărcător frontal;

Agitator .

Fluxul tehnologic în cadrul stației de compostare ce urmează a fi proiectată cuprinde două faze principale și anume:

a) Prepararea mecanică;

b) Fermentarea.

Partea de tratare mecanică

În această fază se realizează: cântărirea, recepția, transportul, mărunțirea, sortarea deșeurilor.

Intrarea vehiclulelor se face printr-o poartă de acces ce include sistem de supraveghere.

[NUME_REDACTAT] verificarea documentelor privind proveniența și compoziția calitativă a deșeurilor și cântărirea camioanelor.

Stația de compostare este prevăzută cu echipament de cântărire pentru vehiculele încărcate care intră în stație, cât și pentru cele descărcate care părăsesc stația. Acest lucru se realizează cu ajutorul unui pod basculă sau printr-o platformă de cântărire ce poate fi racordată la un sistem computerizat de înregistrare a caracteristicilor cantitative și calitative al încărcăturii din vehicule.

Cântarul pentru autovehicule este prezentat în figura următoare, 3-1[11]. Acest cântar pentru vehiculele rutiere are o capacitate cuprinsă între 20 și 30 de tone.

Figura 3.1. Cântar pentru autovehicule

Cantitatea totală ce se colectează într-o zi la stație este de 11.022,9 kg. Această cantitate este adusă de camioane cu capacitatea de 6 tone. Deci, pentru transportul deșeurilor într-o zi sunt necesare aproximativ 3 camioane.

[NUME_REDACTAT] face printr-un buncăr de recepție destinat primirii deșeurilor biodegradabile, care trebuie să includă mai multe uși de acces pentru descărcarea deșeurilor din autovehiculele de salubritate și punerea lor pe benzi transportoare care conduc la camera de sortare.

Spațiul de depozitare temporară

Este în interiorul stației și deservește la depozitarea deșeurile atunci cand ajung în stație și urmează a fi sortate și marunțite.

Benzile transportoare

Sunt utilaje de transport care direcționează deșeurile biodegradabile către diferite faze ale procesului.

Sortarea și prelucrare

Sortarea deșeurilor biodegradabile se face atât prin control vizual cât și manual de către operatorii stației, deoarece deșeurile ajunse la stația de sortare sunt deja sortate direct de către operatorii de salubritate sau de la locul de generare în gospodării.

Pentru sortarea deșeurilor aduse la stație este nevoie de o bandă mobilă pe care deșeurile să ruleze astfel încât operatorii să poată vizualiza și selecta deșeurile biodegradabile astfel încât cantitate de deșeuri din alte fracții, aduse accidental împreună cu deșeurile biodegradabile să fie minimizată.

Transportul și tocarea deșeurilor

Transportarea se face printr-o bandă mobilă către un mărunțitor, realizându-se astfel mărunțirea deșeurilor. Pentru mărunțirea deșeurilor biodegradabile se pot utiliza tocătoare sau mori cu ciocănele și este urmată de transportul cu ajutorul încărcătoarelor cu cupă către platforma de compostare interioară.

Transportarea deșeurilor după sortare se face cu ajutorul încărcătoarelor cu cupă și a autovehiculelor de transport din stație.

[NUME_REDACTAT] de compostare exterioară

Compostul este transportat cu ajutrul încărcătoarelor cu cupă pe o platformă de compostare deschisă ce trebuie acoperită. Acest spațiu trebuie să permită accesul utilajelor de amestecare și de irigare și să fie suficient de mare pentru a permite depozitarea temporară a compostului până la maturizare. Timpul de depozitare în acest spațiu este între patru și șase luni, rezultând un compost matur ce poate fi comercializat. În acest timp se practică remanieri din 10 în 10 de zile. Remanierea se realizează cu ajutorul unui utilaj specializat.

De asemenea, la fiecare remaniere se fac observații asupra nivelului de umiditatea a materialului ce se compostează, asupra mersului biodegradării materialelor, iar în cazul în care umiditatea a scăzut sub 50%, se procedează la udarea materialului până la atingerea unei umidități de 70%. Trebuie să se asigure o omogenizare cât mai bună a materialului supus compostării prin întoarcerea materialului de la suprafață către mijlocul stogului și invers.

Compostul ce rezultă de la stația de compostaere exterioară este încărcat cu ajutorul încărcătoarelor cu cupă în vehiculele din stație și transportat spre instalația de cernere.

Verificarea compostului

În acest scop trebuie avută în vedere o zonă specială destinată inspecției, prelevării de probe și efectuării unor analize de laborator.

Depozit controlat

Este indicat ca în apropierea stației de compostare să se amenajeze și o rampă de depozitare controlată, unde se evacuează refuzurile și care poate servi și ca depozit de siguranță, în cazul întreruperii funcționării stației de compostare pe perioade mai lungi sau în cazul vânzării inconstante.

Comercializarea compostului

Compostul obținut este comercializat prin vânzare sau prin fertilizarea unor zone cu soluri sărace sau pe care s-au realizat acțiuni de depoluare.

De asemenea, acesta poate fi distribuit gratuit către persoanele interesate sau către cei care aduc individual deșeurile biodegradabile sortate, astfel crește gradul de conștientizare și de interes al publicului.

3.3.3. Descrierea echipamentelor și dotărilor auxiliare unei stații de compostare

Autovehiculele de transport

Cu ajutorul acestora se transportă compostul sau materialul către spațiile de compostare interioară, exterioră și pentru transportul refuzurilor la rampele de depozitare controlată.

Autoîncărcătoarele cu cupă

Sunt folosite pentru încărcarea compostului în autovehiculele de transport.

[NUME_REDACTAT] utilizat pentru întoarcerea în scopul aerării deșeurilor în spațiul exterior timp de 5 luni. Turnerul amestecă și întoarce compostul pentru a forma un produs finit omogen, fiind utilizat o dată pe lună pentru fiecare stog în parte.

Benzile transportoare mobile

Sunt folosite pentru diverse manipulări ale compostului.

În firura 3.2. este prezentată o badă transportoare pentru deșeurile ajunse în stație.

Figura 3.2. Bandă transportoare pentru deșeuri

Atelierul de reparații

Este folosit pentru repararea diferitelor utilaje din cadrul stației de compostare trebuie să cuprindă o serie de unelte de primă necesitate, pentru intervenția promptă în cazul unor defecțiuni în fluxul tehnologic.

3.4.Dimensionarea unor elemente ale stației de compostare

3.4.1.Spațiul de depozitare temporară

Pentru a se asigura un flux continuu de materiale la stația de compostare chiar și în condițiile unei întreruperi temporare a livrărilor de deșeuri compostabile, este necesar să se prevadă un spațiu de depozitare temporară care să cuprindă un volum de materiale egal cu totalul livrat în 3 zile de funcționare normală.

Masa deșeurilor acumulate va fi deci de:

Mcolectatzi= este masa de deșeuri generate înmulțită cu 7/5.

Mcolectatzi=10.100,25*7/5

Mcolectatzi=14.140,35

Mdepoz = 3 Mcolectatzi = 3*14.140,35

Mdepoz=42.421,05

Conform [UNEP], densitatea medie a deșeurilor biodegradabile menajere (resturi de mâncare) poate varia între 353 și 401 kg/m3, iar densitatea medie a deșeurilor biodegradabile din grădini (crengi, frunze, iarbă tăiată etc.) poate varia între 64 și 80 kg/m3.

Adopt o densitate medie a deșeurilor biodegradabile care sunt livrate la stația de compostare de 300 kg/m3.

Volumul masei de deșeuri biodegradabile depozitate temporar va fi deci de:

Vdepoz = = 141,40 kg/m3

Pentru depozitarea temporară a deșeurilor trebuie să se prevadă deci un spațiu cu dimensiunile: 3x 7x 7m.

3.4.2. Banda de sortare

Deșeurile care se scot din spațiul de depozitare temporară pentru a fi compostate trebuie să treacă mai întâi pe o bandă de sortare, pentru a se elimina eventualele deșeuri necompostabile sau chiar periculoase (cioburi de sticlă, bucăți de metal etc.)

Banda de sortare se dimensionează ținând cont de volumul de deșeuri care trebuie să treacă în fiecare zi pe ea și de numărul de operatori de la bandă. Se consideră că este suficient ca la banda de sortare să lucreze 4 operatori poziționați de ambele părți ale benzii, fiecare având un spațiu de lucru de 2 m lungime.

Banda de sortare este prezentată în figura 3.3.

Figura 3.3. Banda de sortare[13]

Pentru o operare optimă, înălțimea medie a deșeurilor pe bandă nu trebuie să depășească hdeșeuribandă = 10 cm. De asemenea, se consideră o lățime utilă a benzii de lbandă = 1 m.

Lungimea totală a deșeurilor care trebuie să treacă într-o zi pe banda de sortare va fi atunci:

Ldeșeuribandă = = 101

Timpul de lucru al unei persoane într-o zi lucrătoare este de 8 ore la normă întreagă, deci considerând timpii de pregătire a activității, timpul necesar pentru activități de mentenanță etc., timpul de funcționare a benzii de sortare este de maxim 6 ore.

Aceasta înseamnă că viteza minimă de deplasare a benzii trebuie să fie de:

vbandă/oră = = 16,83/oră

sau

vbandă/secundă= = 0,004/s

Pentru o operare mai rapidă adopt o viteză de deplasare a benzii de sortare de 0,2 m/s.

Lungimea efectivă a benzii va fi aleasă în funcție de spațiul necesar pentru cei 4 operatori:

2 metri spațiu de lucru efectiv pentru fiecare operator

câte un metru între spațiile de lucru ale operatorilor

1,5 m la începutul și respectiv sfârșitul benzii.

Aceasta înseamnă că lungimea totală a benzii va fi de 8 m.

După sortare, deșeurile vor fi trecute printr-un mărunțitor (tocător), astfel încât să se obțină o dimensiune uniformă a particulelor care se compostează, dimensiunea mai redusă ducând și la o compostare mai eficientă.

3.4.3. Calculul vitezei benzii și prelucrare a deșeurilor biodegradabile

În continuare se va calcula viteza de rularea a benzii și numărul de operatori astfel încât la sfârșitul zilei să fie sortată toată cantitatea de deșeuri adusă la stație.

Cantitatea adusă la stație ce trebuie sortată într-o zi este de 10.100,25kg

Densitatea medie a deșeurilor biodegradabile aduse la stația de compostare și implicit densitatea deșeurilor ce intră pe linia de sortare manuală este deșeuri=250kg/m3

Ca urmare, volumul deșeurilor aduse la stația de compostare într-o zi este de:

V = M/deșeuri2=10.100,25/250

V= 40,5

Ținând cont că înălțimea medie a deșeurilor pe bandă este de aproximativ 10 cm, iar lățimea benzii este de 1 m rezultă:

A deșeuri/zi= V/h =40,5/0,1 m2

Adeșeuri/zi= 405 m2

Lungimea totală a deșeurilor care trebuie să treacă într-o zi prin zona de sortare este de Lbandă =A/l = 405 m.

Timpul de lucru al unei persoane într-o zi lucrătoare este de 8 ore la normă întreagă, deci timpul pentru sortarea deșeurilor biodegradabile într-o zi este de 8 ore.

Deci lungimea totală a deșeurilor care trebuie să treacă într-o oră trebuie să fie de:

Vbandă/oră = 405/8 m

Vbandă/oră= 50,62 m

Viteza benzii de sortare pentru a se sorta întreaga cantitate este de:

Vbandă/secundă=50,62/3600 m/s.

Vbandă/secundă= 0,1 m/s

Pentru o operare mai rapidă adopt o viteză de deplasare a benzii de sortare de 0,2 m/s

Consider că pentru operarea cantității de deșeuri avem nevoie de 5 operatori. Deci, ținând cont că fiecare operator trebuie să aibă ca spațiu de sortare 2 m, iar operatorii sunt dispuși pe ambele părți ale benzii, atunci lungimea benzii de sortare este de 8 m.

3.4.4. Spațiul de compostare

Deșeurile biodegradabile sortate și mărunțite sunt depozitate în stoguri de secțiune semicirculară, cu raza de 1 m.

Lungimea totală a stogurilor generate prin amplasarea deșeurilor aferente unei zile de colectare este de:

Lstoguritotal = = 6,43 m

Se va adopta o soluție cu 20 stoguri de câte 7 m lungime.

Stogurile vor fi amplasate astfel încât să permită o aerare (amestecare) cât mai ușoară, cu utilajul prezentat într-unul din capitolele următoare, lăsând între 2 stoguri paralele întâi un spațiu cu lățimea de 3 m, pentru trecerea utilajului, apoi între următoarele 2 un spațiu de doar 0,5 m etc.

Deoarece pentru o compostare optimă, deșeurile trebuie să stea timp de 40 de zile, va rezulta un număr total de stoguri N = 20,iar suprafața totală acoperită de stoguri va fi de: 400 m2.

Conform literaturii de specialitate după perioada petrecută în spațiul de compostare interioară, procesele biologice de degradare duc la o scădere a masei compostabile cu 20%

În același timp, materialul se compactează, densitatea sa crescând până la 315 kg/m3.

Cantitatea de deșeuri ce se colectează și trebuie valorificată într-o zi la stație este de:

M = A* B/C, unde

A = cantitatea maximă de deșeuri generată într-o zi (anul de referință fiind 2020);

B = perioada de generare (o săptămână);

C = numărul de zile în care se colectează deșeurile.

Cantitatea de deșeuri care se aduce în fiecare zi din spațiul de depozitare interioară în exterior este de:

M =7.873,5*(7/5)*0,8

M= 8.818,32 kg, iar volumul deșeurilor va fi de:

V = M/deșeuri2 =8.818,32 /315 = 27,99m3 .

Ca urmare, adopt o lungime a unui stog exterior de 30 m3.

Ca urmare, lungimea unui stog format prin aducerea în exterior a compostului corespunzător unei zile, este de:

Lstogext = 30/1,5=20 m lățimea spațiului

Timpul de depozitare al compostului în zona exterioară este de aproximativ 40 de zile

În figura 3.4. este prezentată o vedere a stogurilor.

Figura 3.4. Stoguri[14]

Cantitatea de deșeuri biodegradabile acumulate pe o perioadă de 40 de zile este:

M40 = 40 zile * cantitatea de deșeuri kg/zi =352.732,8 kg, care se clădesc deci în 10 de stoguri separate.

Acestea ocupă o arie de:

Aext=L*l

L= (nr. de stoguri*lățimea stogurilor)

L= 20*20=20 m

Ca urmare, aria totală a spațiului de compostare exterioară trebuie să fie de:

Atot = 400 m2

3.4.5. Dimensionarea instalației de asigurare a umiditățiii în stogurile de compostare

Pentru a asigura o umiditate corespunzătoare a deșeurilor, în zona de compostare proiectată se va amplasa un sistem de conducte care vor trece la nivelul solului pe sub axa longitudinală a fiecărui stog, conectat la o pompă de apă.

Conductele vor fi realizate din țevi de polietilenă de înaltă densitate (PEHD) cu un diametru exterior de 25 mm și grosimea peretelui de 3 mm. La fiecare 2 m, începând de la o distanță de 1 m de la capătul stogului, conductele principale de sub stoguri vor fi perforate și deasupra orificiilor se plasează câte o bucată de conductă secundară, cu diametrul de 20 mm, grosimea peretelui de 2 mm și înălțimea de 150 mm, care permite irigarea mai bună a masei de deșeuri compostabile.

Având în vedere faptul că, așa cum s-a arătat anterior, în zona de compostare vor fi amplasate, în situația funcționării la capacitate maximă, 20 de stoguri a câte 14 m lungime fiecare, înseamnă că vor exista în total 20 de conducte principale, fiecare cu câte 7 conducte secundare. Conductele principale vor fi alimentate prin intermediul unei conducte colectoare, legată la pompa de apă, care asigură o viteză de curgere de 0,4 m/s prin rețea. La celălalt capăt se va prevedea o altă conductă colectoare, care va prelua apa rămasă în conductele principale și va permite recircularea ei.

Aria secțiunii interioare a conductelor secundare este de

Aconductă = π r2 = π 0,0092 = 0,000243 m2 sau 243 mm2.

Debitul apei ce curge printr-o cobnductă secundară va fi atunci:

Qconductăsecundară = Aconductă* vapă= 0,000243*0,4 = 0,0000972 m3 /s sau 0,35 m3/h

Ca urmare, debitul minim necesar ce trebuie să intre prin conductă pentru a asigura necesarul de umiditate al compostului este de:

Qconductă = Qconductăsecundară * nr. de conducte secundare = 0,0000972* 20*7 = 0,0136 m3/s;

Qconductă/oră = Qconductă * 3600 = 0,0136 * 3600 = 48,988 m3/oră 49 m3/oră.

Pe baza acestor calcule, aleg pentru asigurarea apei de irigare o pompă cu un debit de 60 m3/oră, ținând cont de faptul că cei 11 m3/oră suplimentari sunt în măsură să asigure curgerea corespunzătoare a apei chiar și prin conductele secundare aflate la cea mai mare distanță față de pompă.

3.4.6.Dimensionarea utilajului pentru aerarea compostului

Ținând cont de configurația aleasă pentru spațiul de compostare, pentru a asigura aerarea și omogenizarea periodică a masei de compost consider că este necesar un utilaj constând din două componente identice montate la același nivel față de direcția longitudinală a stogurilor, tractar de un tractor, care să treacă odată la 2 săptămâni printre stogurile de compost. Distanța dintre cele două componente va fi egală cu distanța dintre stogurile printre care poate trece tractorul, adică 3 m.

Pentru proiectarea acestor componente s-a luat ca model un utilaj comercial existent, care însă a fost modificat pentru a se adapta la cerințele din spațiul de compostare proiectat.

Fiecare dintre cele două componente ale utilajului de aerare este prevăzut cu un arbore orizontal melcat care să preia și să întoarcă masa de compost. Având în vedere faptul că arborele trebuie să reziste la solicitări mecanice de nivel mediu în momentul înaintării prin masa de compost și că pentru a fi protejat de acțiunea oxidantă a masei biodegradabile este suficientă vopsirea sa periodică, el va fi realizat din oțel carbon S355J0 și va avea un diametru interior de 200 mm = 0,2 m. Roata melcată va avea o dimensiune exterioară de 0,5 m.

Pentru că arborele trebuie să evite elementele sistemului de irigare a stogurilor și pentru a se asigura o amestecare cât mai eficientă a compostului, arborele va fi poziționat la o înălțime de 500 de mm față de nivelul bazei stogului.

Arborele este fixat într-un cadru metalic de formă exterioară dreptunghiulară, dotat cu un set de roți pentru deplasare. La interior se prevede o tablă de protecție cu lățimea de 1 m, a cărei secțiune transversală urmărește în cea mai mare parte conturul semicircular al stogurilor, dar în partea de sus este înălțată cu 0,2 astfel încât să permită o amestecare eficientă.

Ca urmare, ținând cont că pentru cadru se pot folosi țevi din oțel cu diametrul exterior de 40 mm, înălțimea totală a cadrului va fi de 1,25 m.

3.5.Prezentarea metodei de compostare

Materia primă pentru prepararea compostului.

Toate produsele reziduale în stare solidă provenite din colectarea selectivă a deșeurilor biodegradabile menajere. Ele se vor composta împreună cu resturi vegetale tocate, raportul dintre acestea fiind în funcție de umiditatea produsului rezidual. [14]

Materialul energetic.

Utilizarea unui material energetic în procesul de compostare are trei scopuri principale:

aerarea grămezii de compostare

realizarea unui raport C:N optim pentru fermentare.

Ca material energetic folosesc paie, coceni de porumb, vreji de soia, fasole sau mazăre, tulpini de floarea soarelui, etc. tocate la dimensiuni de 2-5 cm astfel încât să se poată amesteca cât mai bine cu produsul rezidual, să aibă suprafața de contact cât mai mare, să aereze bine grămada.. În grămada de compostare intră toate resturile organice obșinute prin colectarea selectivă. Se folosesc produse umede precum furaje cu conținut ridicat de azot, mere, și reziduuri de cartofi, care cere aplicarea unui amendament din cenușă de lemn, zgură măcinată ori alte produse de amendare cu var pentru a crește pH-ul inițial al amestecului.

Umiditatea optimă a compostului este între 60%-70% și raportul rezidual : material energetic este de 3-9:1 la cantitate brută

Obținerea unui compost de calitate este dependentă de realizarea în grămadă de compostare a unui raport C:N optim (20-40:1) care să favorizeze nu numai pornirea și desfășurarea fermentației în așa fel încât să se obțină o descompunere rapidă a materialelor supuse compostării, ci să se realizaze și o sinteză de materii humice, care constituie de fapt partea valoroasă a compostului.[14]

Un raport C:N mai mare de 40:1 creează condițiile pierderii carbonului prin degajare de CO2, iar la o valoare mai mică de 20 se produc pierderi de amoniac prin volatilizare, lipsind carbonul necesar sintezei proteinei microbiene.

În tabelul 3-7 sunt prezentate rapoartele C:N medii pentru câteva materiale supuse compostării ce prezintă valori mai mari ale azotului sau ale carbonului.

Tabelul 3-7. Valori ale raportului C:N în materilele supuse compostării. [14]

Este menținută o aerare corespunzătoare în grămadă, cu un conținut optim de oxigen pentru a asigura activitatea biologică aerobă. Dacă aerația este insuficientă în orice etapă a procesului de compostare, se vor dezvolta condiții anaerobe și pH-ul va scădea până la aproximativ 4,5 deranjând procesul de compostare. În cele mai multe cazuri aerarea sau remanierea grămezii poate preveni condițiile anaerobe pH-ul ajungând la valori aproape neutre.

Adaosul de resturi vegetale asigură totodată și suportul fizic care să permită construirea de grămezi înalte (pentru economie de teren în stația de compostare și pentru a reduce influența factorilor climatici externi).

[NUME_REDACTAT] vederea intrării rapide în fermentație și a ridicării bruște a temperaturii peste 600 C pentru a surprinde unii agenți patogeni în formă vegetativă este necesar să se trateze cu biopreparate. Biopreparatele sunt culturi microbiene selecționate în acest scop și cuprind specii bacteriene din familia Enterobacteriacee, Pseudomonadaceae, Bacillaceae și Actinomicete, mezo și termofile.

Rezultate bune s-au obținut prin utilizarea unor culturi microbiene aparținând genurilor: Pseudomonas, Escherichia, Micrococcus, Bacillus și Streptomyces obținute pe medii de cultură sintetice. Rolul acestor culturi este și acela de a hidroliza rapid o parte din substraturi pregătind astfel condiții favorabile dezvoltării unor microorganisme active în procese fiziologice speciale cum ar fi: fixarea azotului, degradarea celulozei, etc. Pentru obținerea de substanțe humice se introduc și unele culturi de Arthrobacter sp. și Bacillus megaterium care devin active într-un stadiu mai avansat al compostării. [14]

Executarea stogului mamă.

Mărimea grămezii mamă este de 10-15 % din greutatea grămezii de compostare. La cantități mai mici (sub 10 t) se poate practica așezarea manuală în straturi succesive a componentelor: materialul energetic 2/3, produsul rezidual 1/3 din greutatea totală a grămezii și maiaua. La cantități mai mari (peste 10 t) se folosesc benzi transportoare, maiaua fiind aplicată prin stropire cu ajutorul unei pompe cu furtun. Grămada mamă are forma prismatică cu lățimea la bază de circa 2 m, înălțimea de circa 2 m și lungimea după nevoi.

Microorganismele introduse în grămadă încep să se dezvolte pe suprafețele resturilor vegetale, iar temperatura crește. Umiditatea trebuie astfel reglată încât să nu depășească 60 %, în caz contrar grămada se remaniază și se adaugă cantități mici de apă sau material energetic uscat. Remanierea se face, de obicei, după 3-4 zile, cu ajutorul unui încărcător hidraulic TIH-445. Durata grămezii mamă este de 6-10 zile după care ea poate fi folosită pentru inocularea grămezii propriu-zise de compostare. [14]

Cercetările au arătat că biopreparatele încorporate în grămada de compostare accelerează și mențin totodată la un nivel superior procesele vitale de descompunere și humificare a materiilor organice supuse compostării.

Dacă microorganismele termofile celulolitice și ligninolitice pot fi făcute să predomine, viteza de compostare este mai mare și temperatura mai înaltă, temperaturile peste 550 C timp de 24 de ore ducând la o distrugere aproape completă a agenților patogeni.

Executarea stogurilor

Stogul de compostare are forma unei grămezi alungite pe direcție longitudinală, cu secțiune semicirculară constantă, cu raza semicercului de 1 m, și lungimea de 14 m.

Durata fermentării este de 40 de zile lucrătoare (2 luni). În acest timp se execută operații de aerare din 10 în 10 de zile. Aerarea se execută cu un utilaj special.

Se vor face observații asupra nivelului de umiditate a materialului ce se compostează, asupra mersului biodegradării materialelor și în cazul în care umiditatea a scăzut sub 50 % se procedează la stropirea materialelor cu apă, până ce umiditatea ajunge la 60-70 %. Dacă sezonul este prea ploios se vor lua măsuri de acoperire a stogurilor pe coame pentru a se evita impregnarea cu apă și trecerea la compostarea anaerobă, care se recunoaște după dezvoltarea unei temperaturi inferioare (sub 500 C) în masa compostului. Temperatura în masa compostului se ridică încă din primele zile la peste 55-600 C și este permisă până la 700 C. Dacă tinde să depășească acest plafon trebuie din nou să se asigure o udare corespunzătoare. [14]

Un compost de calitate se obține în perioada martie–octombrie. Dacă se pornește la compostare cel mai târziu la 1 octombrie, se execută o singură remaniere la 1 noiembrie (dacă vremea este bună, cu temperaturi peste 100 C, apoi nu se mai remaniază datorită temperaturilor prea coborâte. [14]

Ultima fază a procesului de compostare, care diferă ca perioadă de la o metodă la alta în funcție de intensitatea metodei alese, o constituie definitivarea compsotului sau maturarea acestuia.

Mirosurile pot fi minimizate prin pornirea compostării materialelor cât mai repede posibil și prin menținerea compostării în condiții aerobe. Următoarele recomandări vor ajuta la minimizarea mirosurilor: [14]

recepționarea unor bune materiale pentru compostare și menținerea lor bine amestacate;

stocarea materiilor prime pentru cel puțin unitatea de timp necesară pentru procesul de compostare,

ținerea grămezii la o înălțime de circa 1,5 m;

menținerea umidității în grămadă la circa 55%;

prevenirea băltirii și stagnării apei;

minimizarea prafului;

Mirosurile pot fi controlate prin alegerea materiei prime sau prin acoperirea grămezii cu un material capabil să absoarbă aceste mirosuri. De exemplu, amplasarea la suprafața grămezii aerate de compostare a unui strat de compost finit sau a unui strat de turbă va permite captarea mirosurilor neplăcute. De asemenea, amestecul cu o mare cantitate de rumeguș, compost finit ori turbă va absorbi mirosurile venite de la alte ingrediente. Controlul mirosurilor se poate face mai ușor în unitățile ce folosesc aerarea forțată. Aerul exhaustat părăsește grămada și este direcționat într-un filtru de adsorbție a mirosurilor. Deseori o grămadă de compost finit sau o grămadă de turbă poate fi folosită ca filtru.

Aprecierea momentului terminării compostării

După remaniere temperatura în grămada de compostare nu mai crește se apreciază că procesul de compostare este încheiat și compostul poate merge la locul de depozitare unde se maturează. În acest timp activitatea biologică în grămadă a scăzut suficient pentru a permite păstrarea îndelungată în grămadă fără o mânuire semnificativă. Procesul de compostare a fost condus corect materialul este liber de agenți patogeni și inofensiv. Timpul suplimentar adăugat prin procesul de maturare permite o mai bună stabilizare a materialului și descompunerea acizilor organici urât mirositori și a fitotoxinelor ce au putut fi generate în timpul compostării inițiale. [14]

Grămezile cu compostare activă pot fi gata pentru trecere la maturare după 3 săptămâni.

O atenție deosebită trebuie acordată descreșterii temperaturii în grămada activă și verificării dacă nu cumva acesta este rezultatul unor limitări cum ar fi umiditatea insuficientă sau excesivă. O metodă simplă de verificare a finalității procesului de compostare constă în recoltarea într-o pungă de plastic a unei probe de compost ce apreciem că este gata pentru trimitere la maturare, umectarea ușoară a acesteia și păstrarea acestei probe închisă la temperatura camerei (20 – 300 C). Dacă după o săptămână la deschiderea pungii aceasta nu degajă miros neplăcut se poate considera că acest compost poate fi trimis la maturare. Maturarea este menținută atât cât este necesar pentru a atinge nivelul dorit de stabilitate a compostului. Aceata poate dura de la câteva săptămâni la 8 luni sau mai mult.

Terminarea procesului util de compostare este marcat de apariția nitraților (în jur de 200 ppm) consecință a reactivării microflorei aerobe mineralizatoare a materiei humificate.

Imediat după perioada de compostare activă, cea mai mare parte din azotul accesibil din compost este sub formă de amoniu. Deși multe plante horticole absorb azotul sub formă amoniacală, multe pot fi afectate de concentrațiile ridicate de amoniu.

Cromatografia specifică reprezintă un alt test pentru stabilirea stadiului de compostare. Totuși determinarea raportului C:N rămâne în continuare un test care stabilește gradul de compostare.

Utilizarea în agricultură ca fertilizant a unor composturi cu un raport C:N prea ridicat, de ordinul 20-25, duce la apariția fenomenului numit de agronomi ‘’blocarea azotului’’ sau ‘’efectul depresiv’’ care se datorează intrării în concurență pentru azot a microorganismelor (ce mineralizează materia organică administrată) cu plantele de cultură. Se ajunge astfel, ca în locul unui spor de producție să se obțină o reducere a ei. Utilizarea unui compost cu raportul C:N sub 10 permite o mineralizare rapidă a azotului, care riscă să fie spălat de către apă din precipitații sau de irigare. Compostul cu un raport C:N între 10 –14 corespunde unui mediu stabil, acest raport fiind caracteristic atât pentru sol cât și pentru compostul evoluat. [14]

Microfauna crește numeric după prima lună de compostare odată cu scăderea temperaturii. La începutul fermentării materialele din compostor sunt populate cu Amoeba limax, Cercobo agila, Amoeba gracila, Colpoda steini, Colpoda maupasi, Colpoda fastigata. [14]

Se demonstreză că procesele respiratorii descresc pe măsura avansării compostării, fapt ce se corelează și cu evoluția numărului de bacterii. Asupra numărului de ciuperci microscopice (fungi) care crește spre sfârșitul stagiului de compostare trebuie să menționăm dificultățile de metodă care duc la falsificarea realității în anumite stadii de dezvoltare a fungilor. Ciupercile microscopice având două stări sub care se prezintă (miceliu și spori) determină posibilitatea ca în plină expansiune vegetativă numărul de unități biologice să fie mic și totuși să reprezinte o biomasă puternic dezvoltată, iar în cazul unor condiții neprielnice de viață să producă spori, care în cazul numărătorii pe plăci cu mediu nutritiv să dea impresia unui număr mare de unități biologice, după numărul sporilor care germinează, dar care nu numai că reprezintă o biomasă infimă, dar se prezintă în același timp și inactivă din punct de vedere biologic. [14]

Din punct de vedere calitativ zonele bine aerate din grămada de compostare au fost populate cu specii de Arthrobacter cu pigment galben și cu actinomicete , lipsind în totalitate bacteriile intestinale și Pseudomonas aeruginosa cunoscută ca patogenă. Această dinamică a microflorei aerobe este normală și oglindește de fapt procesele de transformare a materiei organice. Descompunerea materiei organice și formarea biomasei microbiene ca și sinteza simultană a substanțelor humice se produc cu intensitate descrescândă până la stabiliorea unui echilibru dat de noua calitate a materiei organice – compost matur și finit. Peste această fază apare un proces nou de mineralizare, raportzul C:N scăzând sub 10. [14]

În timpul procesului de compostare conținutul de substanță organică a scăzut de la 74 % la 41 %. A scăzut de asemenea conținutul de carbon, a crescut cel de azot, iar concentrația acizilor humici exprimată prin raportul acizi humici/acizi fulvici a crescut de la 0,8 la 3,0. Prin compostare densitatea aparentă a crescut cu 1/3. La terminarea compostării densitatea aparentă este în jur de 635-706 kg/m3. [14]

Următoarele metode ar putea fi folosite pentru apecierea maturității compostării:

Consumul de oxigen – va avea valori mici în compostul matur.

CO2 respirat – va avea valori mici în compostul matur.

Abilitatea de autoîncălzire – va fi coborâtă în compostul matur.

Potențialul redox – va avea o valoare mare a raportului oxidare/reducere.

Raportul NO3 / NH3 – va avea valori mai mari de 1.

Testul humusului – va evidenția o proporție relativ ridicată a compușilor humusului cu greutate mică la mare.

Testul de creștere – semințele de creson (Lepidium sativum), orz, mazăre verde ori ridichi vor germina în compostul matur în timp normal și vor produce plante viguroase și sănătoase;

Testele de nitrat și amoniu – valorile nitraților nu vor fi mai mari decât 200 ppm, și nu se vor putea detecta valori semnificative ale amoniului în compostul matur.

3.6. Stocarea compostului

Compostul astfel obținut se depozitează în grămezi mari și se acoperă pentru a fi ferit de umditate sau uscăciune excesivă.

Stocarea este necesară pentru a amortiza timpul dintre momentul terminării compostării și momentul de folosire. Pentru fermele tipice perioada de stocare este de 3 sau mai multe luni. Stocarea se poate face în grămezi mai mari decât cele utilizate pentru compostare ori pentru maturare. Chiar și compostul finit care a fost produs și maturat în condiții bune mai are încă o slabă activitate biologică. Aceasta impune ca grămezile de stocare să nu fie ignorate și trebuie să se adopte un management care să evite recontaminarea, contaminarea cu buruieni și pericolul de foc. Pentru evitarea autocombustiei este necesar ca grămada să nu depășească 3,5 m înălțime. [14]

Evitarea contaminării cu agenți patogeni sau cu semințe de buruieni în timul stocării se poate face dacă se asigură protecția grămezii împotriva animalelor cum sunt păsările. Acest lucru poate fi realizat prin acoperirea grămezii cu materilale textile care să permită respirația în grămadă. În permanență se va monitoriza evoluția temperaturii în grămadă și dacă aceasta crește se va trece la remanierea grămezii. Toate spațiile de depozitare a compostului vor fi bine drenate, cu suprafața de scurgere canalizată în afara grămezii. Adăposturile deschise sunt ideale pentru păstrarea compostului. [14]

Pentru păstrare timp îndelungat umiditatea redusă este cea mai indicată deoarece se reduc mult procesele biologice.

Stocarea unui compost imatur fără aerare suficientă conduce la apariția de mirosuri neplăcute. Dacă se aplică la un mediu de creștere (ex. cuburi nutritive, substraturi de cultură, ghivece, etc.) compostul imatur va interfera cu creșterea plantelor prin imobilizarea azotului și producerea de toxicitate amoniacală ori producând deficiență de oxigen în solurile plantate. Compostul ce urmează a fi folosit în ghivece trebuie să fie mai stabil decât cel ce este destinat amestecului cu solul. În timpul stocării umiditatea nu va depăși 45-50 %, iar aceasta se va menține prin întoarcere, amestecare și adaosuri de lichide dacă este necesar. Dacă pentru însăcuire sau împrăștiere se solicită un compost cu umiditate redusă trebuie evitat adaosul de apă în timpul perioadei de definitivare (maturare). Înainte de folosire cu câteva săptămâni se recomandă să se restocheze compostul din grămada mare în grămezi mai mici. Aceasta permite să se stocheze compostul în condiții de aerare naturală și să se disipeze și compușii toxici ce pot fi prezenți. [14]

Calitatea compostului

Compostul rezultat în urma proceselor de compostare are următoarele caracteristici:

Se prezintă ca un produs omogen de culoare brun închis sau negru.

Mirosul este de pământ reavăn fără alte mirosuri neplăcute.

Mărimea particulelor este mai mică de 1,2 cm.

Este un produs stabil (capabil să fie stocat pentru o perioadă rezonabilă de timp fără să își piardă eficiența ca amendament al solului).

Nu conține semințe viabile de buruieni.

Nu conține fitotoxine ori contaminanți vizibili,

Are pH-ul între 6,0 – 7,8.

În vederea livrării compostul trebuie să fie însoțit de un certificat care cuprinde cel următoarele:

umiditatea ( sub 50%);

conținutul de azot total ( peste 1,5% la s.u.);

raportul C:N ( 10-18);

pH (6,0 -7,8).

Pe etichetă se trece numele și adresa producătorului, materialele ce stat la baza pregătirii compostului și recomandări pentru utilizare.

Caracteristicile biologice ale compostului.

Organismele patogene pot fi prezente în produsele supuse compostării ceea ce face ca însăși compostul să poată conține agenți patogeni și să constituie un risc pentru sănătate. Pentru o reducere adecvată a riscului pentru sănătate, compostul se va conforma criteriilor prezentate în secțiunile A și B în funcție de sursa de materii prime pentru compost. [14]

Compostul nu conține materii prime cunoscute ca având o încărcătură ridicată de patogeni umani, sunt luate în considerare următoarele criterii [14]:

Compostul urmează tratamentul următor ori alte procese recunoscute ca fiind echivalente de către autoritatea recunoscută (importantă).

Organismele patogene depășesc următoarele:

coloformi fecali <1000 cel mai probabil număr/g de solide total calculat pe bază de greutate uscat, și Salmonella sp. < 3 cel mai probabil număr /g solide total calculat pe bază de greutate uscat.

Pentru poluanții organici, cu excepția PCBs (0,5 mg/kg), ghidurile nu au stabilit limite.

În grămezile de compost se realizează condiții pentru dezvoltarea multor specii. Protozoarele sunt reprezentate prin 77 specii, iar comunitatea nevertebratelor este completată de 10 genuri de colembole cu rol în descompunerea materiei organice, micetofage și coprofage. Larvele și insectele aparțin în general grupurilor de Coleoptere și Diptere. Râmele sunt foarte frecvente. [14]

În sistemele de compostare bine conduse temperaturile cele mai mari sunt produse în stadiul inițial, cu descreșterea gradată a temperaturii spre sfârșit. Aceste temperaturi inițiale ridicate sunt de asemenea importante în asigurarea distrugerii tuturor agenților patogeni și degradării materialelor grosiere. Cei mai mulți agenți patogeni sunt omorâți în mai puțin de 3 zile cînd sunt introduși în compost. Urmărind influența compostării asupra microorganismelor patogene s-a ajuns la următoarele concluzii: [14]

Reacțiile termice împreună cu procesele biologice petrecute în reziduul zootehnic în timpul prelucrării lui prin compostare duc la o diminuare temporară sau definitivă a numărului total de bacterii aerobe mezofile, distrugerea într-un timp scurt (până la 7 zile) a salmonelelor și într-un interval mai lung (până la 60 zile) a lui Escherichia coli, fără a influiența sensibil Clostridium perfringens și numărul probabil de bacterii coliforme.

Procesul de compostare, deși nu are efect sterilizant pentru toate bacteriile potențial patogene, poate fi totuși considerat ca una dintre cele mai eficiente metode de decontaminare a produselor reziduale destinate fertilizării solului.

Rareori agenții patogeni umani sunt o grijă deosebită pentru reziduurile generate în fermă. Totuși specii de Giardia și Cryptosporidium parvum au fost raportate în complexele zootehnice. Acestea sunt protozoare care pot cauza diareea la om și animale, în special la cei cu un sistem imunitar scăzut. Protozoarele sunt transmise de la animalele infectate ca ciști dorminzi în materiile fecale. Ciștii persistă în mediul ambint chiar în condiții de mediu adverse. Complexele pot fi infectate cu acești paraziți prin ingerarea hranei ori a apei contaminate de către fecalele provenite de la animalele infectate, domestice sau sălbatice. Animalele tinere sunt mai susceptibile la infecție datorită practicilor curente de management care grupează animalele tinere în țarcuri. Totodată ele prezintă mai greu semnele clinice ale infecției. Când animalele au diaree datorită protozoarelor gunoiul are un mare număr de ciști de protozoare. Animalele care nu prezintă semne de infecție pot transporta protozoarele și depune ciștii în fecalele lor. Aceste protozoare sunt distruse prin expunere la temperaturi de 600 C în 30 minute. În timp ce temperatura în grămada de compostare poate depăși 600 C, în materialul de la suprafața grămezii acest lucru nu se întâmplă. Întoarcerea (remanierea) grămezii îmbunătățește potențialul pentru ca tot materialul supus compostării să atingă această temperatură. Literatura sugerează că expunerea protozoarelor la temperaturi sub 600C pentru câteva zile conduce la moartea acestor organisme. [14]

Cercetările efectuate au arătat că prin compostarea dirijată a nămolului de porc se asigură distrugerea tuturor germenilor patogeni, microbieni și parazitari, în condițiile realizării și menținerii temperaturii de 600 C timp de o lună.

Menținerea timp de 6 zile a unor temperaturi de peste 60o C conduce la inactivarea virușilor din compost.

Testele efectuate pentru urmărirea viabilității ouălor de Ascaris suun au arătat inhibarea evoluției acestora și chiar distrugerea dacă s-au realizat temperaturi de 50-60 0 C timp de 15 zile.

În ceea ce privește calitatea biologică, compostul realizat prin fermentare dirijată este superior celui obținut prin fermentație spontană; compostul realizat prin fermentație dirijată cu biopreparate reprezintă și o soluție practică pentru evitarea poluării solului, aerului și apelor, prin înlăturarea efectelor negative: miros pestilențial, focar de răspândire a agenților patogeni pentru om și animale, datorită acumulării sau folosirii directe pe sol a nămolului. [14]

Caracteristicile chimice ale compostului.

Compoziția chimică a compostului este în funcție de compoziția chimică a materialelor supuse compostării, raportul dintre aceste materiale și modul de desfășurare a procesului de compostare. [14]

Pentru aprecierea calității compostului s-au stabilit limitele de încărcare cu metale grele care pot fi folosite ca specificații pentru piață pentru orice compost sau amendament de sol destinat folosirii publice – tabelul 3-8. Dacă concentrațiile de metale din compost nu depășesc aceste limite compostul este apreciat ca fiind de calitate ridicată.

3.7.Valorificarea compostului.

Compostul este gata de a fi folosit dacă temperatura din masa de compostare se stabilizează aproape de cea a mediului ambiant și concentrația de oxigen din mijlocul grămezii rămâne la valori peste 5% pentru câteva zile. Aceste măsurători trebuie făcute cînd masa de compost are umiditatea cel mult 50% și suficient volum pentru ca încălzirea să poată apară. Pentru a se putea aplica culturilor în timpul sezonului de creștere compostul trebuie să fie descompus corespunzător. Materia organică cu un raport C:N ridicat intră in competiție cu rădăcinile plantelor pentru azotul accesibil din sol. Microorganismele care minerealizează carbonul din materia organică au o afinitate mai mare pentru azot decât rădăcinile plantelor. Acesta poate fi mai dăunător când se aplică în jurul plantelor tinere, plantelor ce au fost recent transplantate ori al semințelor ce au germinat recent. Plantele crescute în soluri ori vase de ghivece ce au fost amendate cu material impropriu compostat se opresc din creștere iar butonii florali devin în general mai galbeni și mor. Problema poate fi corectată uneori prin aplicarea suplimentară de îngrășăminte cu azot în momentul aplicării compostului, simptomele trecând deseori neobservate până ce plantele rămân pipernicite. Tratarea problemei după apariția simptomelor este în general prea târzie. [15]

Tabelul 3-8 Limite de încărcare cu metale grele a composturilor (în s.u). [14]

Compostul este din ce în ce mai mult folosit ca mediu pentru biofiltre. Aceste filtre sunt proiectate pentru curățirea aerului din procesele industriale ce conține mirosuri și produse chimice organice potențial toxice. Biofiltrele sunt paturi mari, de obicei construite în pământ, cu conducte conducte care plasează aerul într-un strat de nisip plasat sub patul de compost și sol. Populația microbiană activă în compost folosește mulți compuși organici din aerul de process ca sursă de hrană prin fragmentarea lor, reducând mirosul și efectul dăunător. [15]

Majoritatea biofiltrelor din compost sunt folosite pentru tratarea fluxurilor de aer, dar compostul este de asemenea pretabil pentru tratarea apelor contaminate. Un exemplu bun îl constituie filtrul comercial pentru tratare apei pluviale pentru îndepărtarea petrolului, grăsinilor și metalelor toxice din scurgerile de apă de ploaie.Compostul pentru biofiltru trebuie să aibă următoarele caracteristici [16]:

– Necesită porozitate ridicată și capacitate de înmagazinare pentru apă; Sunt diferențe semnificative între composturi și între compost și turbă; compostul din reziduuri solide municipale nu este satisfăcător ca mediu de filtrare datorită porozității totale coborâte și pierderii rapide a spațiului poros pentru filtrarea aerului pe măsură ce crește conținutul de apă; acest material dezvoltă o presiune ridicată când este umed, cu o creștere puternică a necesităților de pompare;

– Îmbunătățirea performanțelor cu creșterea timpului de serviciu; rezultate benefice din selectarea microorganismelor tolerante la încărcături șoc,și alte organisme cu viteză mare de creștere;

– Necesită adăugarea de elemnte nutritive; Deși composturile tipice au 1-2 % w/w azot, mare parte din acel azot nu este biodegradabil rapid; ca rezultat, utilizarea sistemului cu încărcătură ridicată organică pare a fi deficitar în azot, în afara adăugării sub formă solubilă de amoniac sau azotat; un studiu relevant a demonstrat că performanțele biofiltrului ce tratează vaporii de hexan a fost înbunătățit puternic prin adăugarea de azot; fără supliment de azot, o coloană de 80 cm îndepărtează numai 40-70 % din fluxul de hexan, dar o coloană de 60 cm suplimentată cu azot îndepărtează 90-100% din hexan;

– Conținutul de apă trebuie să rămână între 50 și 70 % pentru a sigura o activitate microbiologică ridicată; Conținutul ridicat de apă mărește de asemenea captura de compuși organici volatili solubili în apă comparativ cu filtrul uscat; pentru cele mai multe aplicații, este necesară umectarea aerului ce intră; în unele situații, umectarea aerului intrat pe la baza filtrului trebuie să fie combinată cu adăugarea de apă lichidă pe la capătul filtrului, pentru a menține condițiile de umiditate necesare;

– Temperaturile de operare trebuie să rămână între 20 și 350 C; sub 200 C activitatea microbiologică este relativ redusă și abilitatea organismelor de a degrada contaminanții este redusă, peste 350 C mult apar organisme termofile ce descresc activitatea; temperatura cerută impune și limitarea temperaturii aerului ce intră în filtru; o temperatură prea ridicată a aerului va afecta eficiența filtrului și filtrul va pierde apă în exces;

– Timpul de rezidență a fazei gazoase prin filtru va fi de cel puțin 30 secunde; Scurtarea timpului de rezidență va conduce la o captare și degradare inadecvată a compușilor organici volatili; ca o consecință a acestei cerințe, filtrele sunt mai eficiente cînd se tratează fluxuri de aer cu turbulență redusă și/volum mic;

– Adâncimea tipică a unui pat filtru este de 1 m; adâncimile mai mici vor avea performanțe mai reduse, exceptând vitezele de flux foarte mici; filtrele pat mai mari de 1 m grosime au tendință de compactare, deci necesită creșterea presiunii aerului;

– Sistemul trebuie proiectat pentru a asigura distribuția uniformă a aerului pe întreg filtrul și mediul de filtrare trebuie să fie dimensionat stabil pentru a nu apare crăpături și canale a fluxului de aer; canalele reduc timpul de rezidență și procentul de filtru activ, reducând drastic performanțele filtrului.

Diver (1998) arăta că dintre binecunoscutele metode de management a bolilor cum sunt – rotația culturilor, soiuri rezistente, asigurarea unei bune aerări, plantarea unor semințe curate, pasteurizarea cu vapori de apă, solarizarea solului – noi și interesante abordări sunt studiate pentru controlul bolilor cu ajutorul unor mijloace naturale și reducerea folosirii fungicidelor sintetice. Ceaiurile de compost sau extractele apoase ale composturilor sau simple extrase din compost, au captat atenția ca instrumente de protecție a plantelor pentru controlul bolilor foliare. [3]

Extractul de compost este capabil de biocontrol a patogenilor plantelor prin acțiunea lor asupra suprafaței frunzei și microbilor asociați. O mare varietate de mecanisme, cum sunt inducerea rezistenței, inhibiția germinării sporilor, antagonismul și competiția cu patogenii, par a contribui la efectul de suprimare. Componentele active identificate în extractele de compost includ bacterii (Bacillus), drojdii (Sporobolomyces și Cryptococcus) și ciuperci, dar și antagoniști chimici cum sunt fenolii și aminoacizii. După sterilizarea cu căldură și/sau filtrarea inactivată, ori inactivată parțial, eficacitatea extractului de compost astfel obținut indică rolul semnificativ jucat de componentele biologice.

Factorii ce influiențează eficacitatea extractului de compost includ: vârsta compostului, sursa de compost (composturile bazate pe gunoiul de la animale au o activitate mai lungă decât cele bazate numai pe plante), tipul de patogen țintă, metoda de preparare, modul, timpul și frecvența de aplicare și condițiile meteorologice.Eficacitatea extractelor de compost poate fi îmbunătățită prin inocularea cu microorganisme benefice. Metodele de preparare a extractelor în apă de compost sunt diferite, două fiind mai importante: fermentate și aerate. [3]

Composturile sunt tot mai mult folosite pentru reabilitarea solurilor degradate prin exploatări miniere și a solurilor poluate și abandonate. Problemele ridicate de aceste terenuri includ [15]:

– Compactarea solului ori structura slabă; acestea conduc la lipsa vegetației sau dezvoltarea ei săracă și contribuie la contaminare în afara locului prin solul erodat de pe aceste suprafețe;solul erodat transferă poluanții în apele de suprafață și pe proprietățile înconjurătoare; transferul materialului din halde ce conține pirită conduce la acidifierea apei; dacă materialul contaminat este poros, lipsa covorului vegetal conduce la transferul contaminanților solubili în apa freatică; dacă solul este acoperit cu vegetație aceasta va intercepta o parte din contaminanți și va limita transferul spre apa freatică; deci, pentru aceste motive diferite, revegetarea acestor locuri constituie primul pas semnificativ în limitarea daunelor de mediu,

– Prezența piritei; piritele sunt deseori asociate altor minereuri; când sunr expuse la aer și apă, piritele sunr convertite în fier solubil și acid sulfuric, conducând la acidifierea solului și a apei de drenaj; Puține plante, dacă sunt unele, se vor instala pe aceste soluri, și ele vor fi în competiție pentru apă cu microorganismele care produc acidifierea și diminuează formarea acidului.

Folosirea ca îngrășământ a composturilor ameliorează proprietățile fizice, chimice și biologice a acestor terenuri poluate și permite dezvoltarea vegetației capabilă să conducă la ameliorarea acestor terenuri. Comparativ cu alte reziduuri organice ce ar putea fi folosite în procesul de remediere compostul prezintă unele avantaje: [16]

– Compostul este bogat în materiale humice, care rezistă mult timp în sol de la decenii la secole; datorită acestei rezistențe în timp, îmbunătățirea structurii solului va fi relativ persistentă; în contrast, reziduurile brute adăugate solului își vor pierde rapid materia organică și se vor degrada în câțiva ani; efectul benefic înregistrat imediat după aplicarea reziduurilor va descrește rapid; Eșecul eforturilor de revegetare esteo problemă comună atunci când se folosesc reziduuri brute, apărând de obicei la 2-3 ani după plantare; folosirea unei materii organice persistente cum este cea din compost poate fi o soluție pentru această problemă; [16]

– Îmbunătățirea structurii solurilor compactate poate cere până la 20% w/w materie organică; Dcă se folosesc reziduuri brute, aceată doză ridicată de aplicare poate produce un exces de elemente nutritive, cum este azotul, care ridică probleme de poluare și conduce la condiții anaerobe în sol sub care vigoarea plantelor va fi redusă; în contrast, cedarea elementelor nutritive din compost este destul de lentă, deci dozele mari aplicate pot fi folosite fără a produce exces de elemente nutritive; aplicarea a 432 t/ha compost a asigurat, fără exces, necesarul de elemente nutritive pentru vegetație, care s-a dezvoltat pe o haldă cu o pantă medie de 25%;[16]

– Compostul este mai eficient pentru revegetarea unor terenuri în pantă decât materiile reziduale brute ori nămolul orășenesc; nămolul orășenesc uscat nu poate fi folosit pentru revegetarea pantelor mai mari de 12% deoarece materialul poate fi spălat și să polueze alte suprafețe sau apele de suprafață; din contră compostul poate fi folosit cu succes în revegetarea pantelor mai mari de 25 % dacă este încorporat în sol, pante de 42% au fost revegetate cu succes prin aplicarea la suprafață a 7,6 cm compost din gospodărie; un compost matur tinde să fie auto-adeziv și formează o pătură flexibilă, neerodabilă atunci când se aplică la suprafața solului; el deasemenea asigură un mediu bun de creștere pentru plante deoarece materia organică este stabilizată și cedează lent elementele nutritive; din contră. Cele mai multe produse reziduale brute și nămoluri orășenești necompostate au un caracter granular făcându-le înclinate spre eroziune; când se folosesc doze mari de aplicare, reziduurile brute și nămolurile orășenești pot mai degrabă preveni decât îmbunătăți creșterea plantelor; [16]

– Compostul ce a servit la creșterea ciupercilor a fost folosit ca mediu filltrant pentru tratarea apelor acide drenate din mină; în condiții de flux relativ coborât, pH-ul apelor drenate din mină a crescut de la 4,0 la 6,5 după trecerea prin filtru; au descrescut deasemenea manganul și fierul solubil; aceste rezultate indică faptul că aplicarea compostului pe solurile acide crește pH-ul într-un domeniu satisfăcător pentru creșterea plantelor, reduce conținutul de ioni metalici solubili în apă și menține aceste condiții îmbunătățite mult timp. [16]

4. CONCLUZII ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

Proiectul de diploma a vizat problematica colectării și compostării deșeurilor biodegradabile si proiectarea unei stații care sa aplice aceste procedee pentru deșeurile menajere biodegradabile colectate selectiv intr-o zonă cu 30.000 de locuitori din județul Vâlcea, Regiunea 6 Sud-Est.

In localitatea considerata se acumulează in ultimul an al perioadei luate in considerare (2020) o cantitate totala de 7.873,5 kg/zi din care ponderea deșeurilor reciclabile este de 60%.

A fost dimensionat spațiul de depozitare temporară si s-a alcătuit o linie tehnologica alcătuită dintr-o banda de sortare cu 4 posturi de lucru cu sortarea manuala, 1 mărunțitoare și un spațiu de compostare.

Astfel s-a calculat ca banda de sortare trebuie sa aibă o lungime de 8 m, si o lățime utila de 1m, spațiul de depozitate temporat trebuie sa aibă o capacitate de 141 kg/m3, lungimea stogurilor fiind de 7 m cu o suprafață a stogurilor de 400m2, mărunțitoarele sa fie de tip moara cu ciocane.

Întrucât stația proiectată elimină principala problemă a existenței stațiilor de compostare în contextul efectuării unei colectări selective prin realizarea unei sortări pe categorii mai restrânse de materiale si reușește sa prelucreze întreaga cantitate de deșeuri biodegradabile menajere generate în localitatea vizata, putem considera ca eficient acest tip de stație de compostare a deșeurilor biodegardabile, iar modul de organizare poate servi ca model pentru stații similare in Romania.

[NUME_REDACTAT] Cișmaru, [NUME_REDACTAT] – Gestiunea deșeurilor solide, [NUME_REDACTAT] Iași, 2004;

[NUME_REDACTAT], Claudia M. Simonescu- Depozitarea, tratarea și recilarea deșeurilor și materialeloe recuperabile, [NUME_REDACTAT] Rom, București, 2006;

Deveir, S., Witter, E., Mårtensson, A., Turner, A., Bååth, E. 1997. Where's the limit? Changes in themicrobiological properties of agricultural soils at low levels of metal contamination. [NUME_REDACTAT].Biochem.

Lucian, P, Georgescu, Manual de contaminare a solului si tehnologii de remediere, [NUME_REDACTAT], Bucuresti, 2006;

[NUME_REDACTAT] & Wilkins company, Principles of [NUME_REDACTAT], 2nd edition, 1932;

*** Agenția pentru protecția mediului Vâlcea, http://apmvl.anpm.ro/, accesat la data de 25 mai 2012;

***[NUME_REDACTAT] de [NUME_REDACTAT] ,http://www.valcea.insse.ro/main.php, accesat la data de 20. Mai 2012;

***[NUME_REDACTAT] de Gestionare a [NUME_REDACTAT], http://www.cjvalcea.ro/prog/Planul_judetean_de_gestionare_a_deseurilor.pdf , accesat la data de 22.mai 2012;

***Afacerist, http://www.afacerist.ro/oferim/biocontainere_de_compost_400_l_147150.html?poza=49450 , accesat la data de 30.iunie.2012;

*** Regia autonomă Județeană de Drumuri și poduri Vâlcea,http://www.rajdp.ro/, accesat la data de 28 mai 2012;

***[NUME_REDACTAT], http://feroflor.com/servicii-centru-de-colectare-Sighisoara.html, accesat la data de 15 iunie 2012;

***ROMCONSORT, http://www.concasor-statiesortare.ro/produse/benzi-transportoare.htm accesat la data de 30. Iunie 2012 ;

***Self trust, http://www.selftrust.ro/consumabile-industriale/Referinte/produsenonalimentare/statie_sortare_deseuri/, accesat la data de 23. Mai 2012;

*** http://www.icpa.ro/Coduri/Compostarea.pdf

*** http://www.scribd.com/doc/75566635/32/Caracteristicile-biologice-ale-compostului.

*** Prospecte, broșuri, standarde de firmă privind gestionarea deșeurilor și producerea biogazului.